新加坡南洋理工大學(xué)夏華榮博士指出，能源轉(zhuǎn)型，對電池技術(shù)提出更高能量密度、更快充電速度、更長使用壽命、更高安全性、更低的成本五大核心要求。
ABEC 2025丨第12屆中國（蘇州）電池新能源產(chǎn)業(yè)國際高峰論壇現(xiàn)場
電池百人會(huì)-電池網(wǎng)11月12日訊（梁小婧 江蘇蘇州 圖文直播）11月11-13日，由中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、ABEC組委會(huì)主辦，電池網(wǎng)、海融網(wǎng)、我愛電車網(wǎng)、能源財(cái)經(jīng)網(wǎng)、電池百人會(huì)聯(lián)合主辦的ABEC 2025丨第12屆中國（蘇州）電池新能源產(chǎn)業(yè)國際高峰論壇在蘇州相城舉行。
本屆論壇以“求新應(yīng)變 重塑價(jià)值——中國電池新能源產(chǎn)業(yè)大洗牌周期下的定力與韌性”為主題，匯聚了500+來自全球電池新能源產(chǎn)業(yè)鏈的“政、產(chǎn)、學(xué)、研、金、服、用”各界精英代表。與會(huì)嘉賓通過多維度思想交鋒與前沿洞察分享，共同探索新周期下的發(fā)展路徑，推動(dòng)價(jià)值對話與資源精準(zhǔn)對接，共同擘畫產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的新增長曲線，為全球電池新能源產(chǎn)業(yè)注入可持續(xù)的發(fā)展動(dòng)能。
新加坡南洋理工大學(xué)夏華榮博士
12日上午，新加坡南洋理工大學(xué)夏華榮博士在論壇上作了題為《雙空氣電池：重新定義電池安全性的極限？》的主題演講，分享了電池關(guān)鍵性能的極限、前沿技術(shù)探索等，電池網(wǎng)摘選了其部分精彩觀點(diǎn)，以饗讀者：
論壇現(xiàn)場，夏華榮指出，能源轉(zhuǎn)型，對電池技術(shù)提出更高能量密度、更快充電速度、更長使用壽命、更高安全性、更低的成本五大核心要求。
電池充電速度的極限在哪兒？夏華榮稱，電池中的動(dòng)力學(xué)的步驟大概分為三個(gè)：鋰離子在電解液里面的傳輸、鋰離子在界面處的反應(yīng)，鋰離子在固態(tài)電極材料中的擴(kuò)散。鋰離子在電解液中和界面處的傳輸，可以通過優(yōu)化電解液組成和表界面工程獲得提高，使得鋰離子在固態(tài)電極材料中的擴(kuò)散成為限制充電速度的決速步驟。這一決速步驟的快慢可以通過特征擴(kuò)散時(shí)間來標(biāo)定，而特征擴(kuò)散時(shí)間取決于電極材料的尺寸大小和擴(kuò)散系數(shù)。因而，我們可以通過電極材料尺寸大小和擴(kuò)散系數(shù)來推導(dǎo)出電池充電速度的理論上限。根據(jù)這一理論，單體電池的充電時(shí)間，是有可能降低到1分鐘以內(nèi)的。
電池關(guān)鍵性能的極限在哪里？夏華榮概括為，能量密度的極限、充電速度的極限、熱安全性的極限。在熱安全性上，仍未擺脫燃燒爆炸風(fēng)險(xiǎn)，由此引出核心命題——打造“燒不著、燒不炸、燒不壞”的本征安全電池。
探索前沿技術(shù)，如何設(shè)計(jì)出一款本征耐火的電池？關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)出一款耐火的電解質(zhì)。傳統(tǒng)的有機(jī)電解質(zhì)、水系電解液和固態(tài)電解質(zhì)，要么燒得著，要么燒完就失效。通過利用強(qiáng)吸濕性溶質(zhì)能夠自發(fā)從空氣中吸收足夠水分形成水溶液的特性，選擇能夠耐火的溶質(zhì)，夏華榮提出了Solute-in-Air的準(zhǔn)氣態(tài)電解質(zhì)概念。這類電解質(zhì)在火上加熱，損失的僅僅是從空氣中吸收的水分；置于室溫環(huán)境下，會(huì)再次自發(fā)從空氣中吸收足夠水分，從而恢復(fù)離子導(dǎo)電特性。利用該自修復(fù)機(jī)制，夏華榮演示了在火上加熱后可自修復(fù)的CaCl2-in-Air耐火電解質(zhì)。將CaCl2-in-Air電解質(zhì)引入Zn-Air電池，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵正極材料和溶劑均來自空氣的雙空氣電池，該電池在火上加熱后可通過自修復(fù)機(jī)制恢復(fù)放電功能，不僅“燒不著”，同時(shí)也“”燒不壞”。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)耐火的電池是有可能的，這極大地提升了電池?zé)岚踩缘哪透邷貥O限。
夏華榮表示，目前，空氣電池的探索以一次電池為主，實(shí)現(xiàn)了既燒不著也燒不壞，后續(xù)將會(huì)向二次電池推廣。