福州科研力量突破“电池胶水”技术，助力全固态钠电产业化落地

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全固态钠离子电池因兼具高安全性、高能量密度与资源可持续性，被广泛视为下一代储能体系的关键路径。尤其在福建等沿海省份加速布局新型电力系统与新能源装备制造的背景下，低成本、高可靠的固态储能技术正成为区域产业升级的重要支点。

近日，中国科学院大连化学物理研究所能源催化转化全国重点实验室团队在《自然·通讯》发表突破性成果：通过自主研发的电诱导加速聚合界面修复技术，成功实现Ah级全固态软包钠电池在无外部加压条件下的稳定循环超1000次。该技术显著提升界面兼容性，为全固态电池规模化应用扫清核心障碍，也为福州等地正在推进的储能产业集群提供了关键技术支撑。

固态电解质与电极间的界面失配，长期制约着全固态电池从实验室走向产线。正如大连化物所动力电池与系统研究部访问学者杨庭舟所比喻：“两块干燥玻璃叠放再紧，缝隙依然存在。”氧化物基固态电解质虽具高离子电导率与化学稳定性，但其本征脆性导致制备、装配及循环过程中极易产生微米级裂纹——这些肉眼不可见的缺陷，在电镜下形如蛛网，直接引发界面接触不良、离子传输受阻，甚至诱发钠枝晶沿裂纹蔓延，最终造成短路失效。

更严峻的是，这一问题呈现自我强化的恶性循环：裂纹→界面阻抗升高→枝晶生长→裂纹扩展→性能快速衰减。“机械加压如同用夹子硬压玻璃，震动即松；高温处理又易破坏电极结构。”杨庭舟指出，传统手段难以在微观尺度构建长期稳定的低阻抗固–固界面，尤其在电池充放电体积变化下，界面退化进一步加剧。

该困境在钠电体系中尤为突出。钠金属负极活性更高，与氧化物电解质反应更剧烈，临界电流密度普遍低于2 mA cm⁻²，远未达储能及车用需求。“界面调控是成败分水岭，没有稳定界面，再高的能量密度也只是空中楼阁。”大连化物所能源催化转化全国重点实验室主任陈忠伟强调。自2022年团队组建起，界面改性即被列为攻关核心，并已在《德国应用化学》《先进材料》等期刊持续输出系列成果。

给界面做“微创手术”

面对外部强制手段的局限，团队转向“主动适配”新范式：让修复材料自主渗入缺陷、原位成膜。“能否让界面自己‘长’出一层修复层？”陈忠伟提出的这一关键设问，成为技术突破的起点。

由此诞生的“电池胶水”，并非传统粘合剂，而是由可聚合单体与导电纳米粒子构成的功能性修复胶。它能在电场驱动下精准浸润500纳米级微裂纹，并在30秒内完成链式聚合，同步实现缺陷填充与界面钝化——“既缝合伤口，又生成保护膜”，杨庭舟形象地描述道。

实现这一过程殊为不易。初期聚合反应失控频发：或惰性不启，或急速结块，产品合格率不足30%。转机源于机理层面的深度重构——团队摒弃单变量试错，建立电润湿铺展、微滴迁移与链式聚合三者耦合的动力学模型，首次厘清电场强度、单体极性与聚合速率的定量关系。同时，团队自主研制原位光学–电化学联用表征装置，首次实时捕捉修复胶动态渗透与固化全过程。

实测数据印证了技术实效：采用该策略的全固态钠电，临界电流密度跃升至6.8 mA cm⁻²，达传统水平3倍以上；1.0C倍率下循环1000圈后容量保持率仍超90%；更关键的是，Ah级软包电池在无任何外部夹具加压条件下稳定运行超1000次。“软包结构对界面鲁棒性要求最高，这一结果证明技术具备工程放大潜力。”杨庭舟表示。

大幅降低量产门槛

在实验室中试线上，一枚未施加任何外部压力的Ah级软包电池正平稳运行——屏幕显示其已连续循环800余次，电压曲线平直如初。“是否依赖加压，是检验产业化可行性的硬指标。”陈忠伟解释，传统固态电池需10–20 MPa外压维持界面接触，不仅增加系统重量与封装复杂度，更难以适配新能源汽车与大规模储能场景。

本技术彻底摆脱加压依赖，同时兼容卷绕、叠片等现有锂电成熟工艺，显著降低产线改造成本。对下游应用而言，意义更为深远：在福建、福州等地重点发展的电网侧与用户侧储能项目中，全固态钠电度电成本有望降低30%以上。“钠资源储量为锂的千倍以上，叠加无压封装带来的系统简化，长期度电成本可望压至0.3元/kWh以内。”陈忠伟指出。

在新能源汽车领域，该技术亦带来安全与环境适应性双重提升：彻底消除液态电解液，杜绝热失控风险；宽温域（–40℃至60℃）工作能力，有效缓解北方冬季续航焦虑，也为福州等亚热带城市夏季高温工况提供更优解。

尽管进展显著，团队仍清醒看待产业化挑战。“超薄电解质膜批次一致性、修复胶公斤级合成工艺等环节尚需优化。”陈忠伟介绍，下一步将聚焦三大方向：推进固态电解质公斤级连续化制备、升级设备自动化水平、构建覆盖材料–电芯的全链条中试平台。

随着界面修复技术日趋成熟，全固态钠电正加速从论文成果转化为新质生产力。这项源自国家级科研平台的原创突破，不仅为我国抢占全球储能技术制高点注入动能，也为福州建设东南沿海新型储能产业高地提供了坚实的技术锚点。