全球研究人员正持续精进技术，致力于打造更安全、性能更优、寿命更长的电池。近期突破涵盖固态电解质、锂硫电池、干法电极及电池管理系统等领域的创新。

研究人员利用中子探秘固态电池电解质

在追求更高性能固态电池的征程中，科学家利用中子 pellets 来研究电解质行为。这项研究有助于深入了解固态电池如何在反复充放电循环中保持结构完整而不失效。

劳厄-朗之万研究所的研究人员采用原位中子粉末衍射技术，透视了厚度达2.5毫米的厚层电池内部。中子能深入穿透材料，且对锂等轻元素高度敏感——而锂几乎是所有固态电池的构成基础。团队使用了一款配备先进硫银锗矿电解质的专用电池，其电导率是常规材料的六倍。

该实验使科学家得以实时追踪工作状态下固态电池内部的锂运动。结果显示，虽然固体电解质结构保持稳定，但电极中锂的脱出却出乎意料地不均匀。在首次充放电循环中，固体电解质未发生结构变化。

然而，测量显示室温下锂脱出并不均匀，导致正极同时存在两种不同的结构相。将电池加热至100°C测试后，该问题得以解决，反应变得均匀，表明温度直接调控着充电的平稳性。

提升锂硫电池储能容量

日本东北大学的研究人员开发了一种共价有机框架与石墨烯复合中间层，以解决锂硫电池中臭名昭著的多硫化物穿梭效应。这一关键突破阻止了溶解的硫化合物降解电池电芯，释放了高容量储能的巨大潜力。

这种杂化材料兼具化学捕获和电催化加速器双重功能，在延长电池寿命的同时维持高能量输出。其设计使这些下一代电池能够快速充电而不发生性能衰减。

研究人员合成了一种名为TUS-44的高孔晶体框架，并将其与导电石墨烯片层整合。他们将这种杂化混合物涂覆在电池内部隔膜上。TUS-44框架化学结合迁移的锂多硫化物，而石墨烯网络则为电子传输提供快速通道。

该复合中间层在1000次循环中几乎保持全部容量，每循环衰减率仅为0.034%。原型软包电池实现了高达674 Wh/kg的能量密度。这项研究或为轻量化、高容量锂硫电池的商业化生产指明可行路径。

工程师研发出不含PTFE粘结剂的耐用干法电极

韩国材料科学研究院与韩国电工技术研究院的科学家设计了一种制造工艺，可在完全不使用聚四氟乙烯(PTFE)的情况下制备耐用的干法电极。这一发现有望带来续航更长、充电更快的电动汽车电池。

干法工艺制备的电池电极无需有毒溶剂，也省去了庞大的干燥烘箱。现有干法工艺依赖PTFE塑料粘结剂，但这种粘结剂在低阳极电压下会发生化学降解，损害电池寿命，阻碍清洁生产的推进。

研究人员设计了一种各向同性球形石墨颗粒，以羧甲基纤维素和丁苯橡胶作为粘结剂。他们将这种干粉混合物直接压实在金属集流体上形成阳极。

测试中，不含PTFE的干法阳极在200次循环后仍保持81.8%的容量，而传统湿法浆料电极在相同高容量条件下仅保持71.5%。球形颗粒形状为锂离子提供了多方向传输路径，显著提高了高电流负载下的充电速度。

科学家以无线数据传输简化电池管理

基尔大学的科学家开发出一种通信原理，使电池电芯无需额外导线即可传输内部温度数据。这一发现有望大幅简化、降低电池管理系统成本并提升安全性。

危险的热量往往从电池电芯内部深处产生，常规的表面贴装传感器难以察觉。虽然内置传感器可以预防这种情况，但通常需要额外的数据线缆，挤占电池包内本已有限的空间。

为解决空间紧张问题，研究人员将微型电子电路直接集成到电池电芯内部，将内置传感器读数数字化。该电路通过已有的充放电正负极电力端子向外传输数据。通过省去专用通信布线，这种一物两用的设计简化了整体硬件结构。

初步成本评估显示，这种无线传输方法可将电池传感器成本降低约35%。原型机在通过有源电力线传输温度数据时保持完全正常运行。研究人员计划进一步缩小电路尺寸，并将该通信方法适配于传输内部压力或气体浓度数据。