青岛能源所科研新飞跃：中国科学院固态锂电池技术取得重大进展

近日消息，全固态锂电池凭借其采用的不可燃无机固态电解质技术，正逐步成为高安全性储能领域的理想解决方案，有效满足了市场对此类需求的快速增长。这项技术的突破，为未来能源存储应用开启了全新可能，特别是在提高安全标准及拓宽应用场景方面展现出巨大潜力。

全固态锂电池通常采用包含了电极活性材料、导电子和导离子助剂的复合电极。不同组分之间在化学、电化学和力学等性能上难以完美匹配从而诱发多种界面问题，严重恶化电池能量密度和使用寿命。

对此，中国科学院青岛生物能源与过程研究所固态能源系统技术中心在崔光磊研究员带领下，由鞠江伟、崔龙飞、张舒博士等开创性设计出了一种新的均质化正极材料 ——Li1.75Ti2(Ge0.25P0.75S3.8Se0.2)3，兼具高离子电导率（0.2 mS cm−1）、高电子电导率（225 mS cm−1）和高放电比容量（250 mA h g−1）。

与传统材料相比，这种材料具有高电导率、高能量密度、长使用寿命等优势，颠覆了全固态锂电池复合正极的范式，从根本上解决了上述难题，制备出兼具高能量密度和长循环寿命的全固态锂电池。

这一突破有望让电子设备小型化、长续航的梦想成为现实，相关研究成果已于 7 月 31 日发表在国际学术期刊《自然 — 能源》上（附 DOI:10.1038/s41560-024-01596-6）。

该材料的离子和电子电导率高于传统层状氧化物正极材料 1000 倍以上，比容量超过目前的高镍正极材料。同时，该材料在充放电过程中仅发生 1.2% 的体积形变，低于传统层状氧化物正极材料的 50%。

高的电导率可确保正极在不添加导电助剂的情况下正常充放电，低的体积形变保证了电池在充放电过程中结构的稳定性。以 100% 活性材料构筑的全固态锂电池在 5000 圈循环后保持初始容量的 80%，其 390 Wh/kg 的高能量密度是目前所报道长循环全固态锂电池的 1.3 倍。

官方指出，这项研究对开发高能量密度、长使用寿命的储能设备，为新能源汽车、储能电网、深海深空装备等提供安全、耐久的动力源提供了技术支撑，对开发新型储能体系等具有重要意义。

中国科学院“微笑卫星”正样研制圆满成功，启程欧洲进行整星集成测试

近日消息，自2023年1月以来，中国科学院空间科学（第二期）先驱项目——太阳风与磁层相互作用全景成像卫星（SMILE，昵称“微笑卫星”）在其正样研制阶段，已成功完成了涵盖国内各项测试、系统间接口的顺利对接以及全方位环境试验等一系列关键研制环节，标志着该项目取得了重要的阶段性进展。

按照中欧联合工作计划，卫星平台和载荷舱预计于 2024 年 10 月运抵欧洲空间技术中心，与欧洲航天局负责研制的载荷舱一起开展正样星整星的集成与测试。

注：SMILE 全称即 the Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer，旨在获取太阳-地球磁层物理的精确图像。

央视表示，“微笑卫星”工程是中国首次与欧洲航天局（ESA）进行任务级全方位深度合作的空间科学探测任务，也是中国科学院空间科学（二期）先导专项收官之战。

“微笑卫星”工程的科学目标是探测太阳风 — 磁层相互作用大尺度结构和基本模式；认知磁层亚暴整体变化过程和周期变化；探索日冕物质抛射事件驱动磁暴的发生和发展。

工程总体由中国科学院国家空间科学中心和欧洲航天局联合组成，卫星总体为中国科学院微小卫星创新研究院，卫星将采用欧洲阿丽亚娜空间公司（Arianespace）Vega-C 运载火箭在法属圭亚那库鲁发射场发射。

中国学者水系有机液流电池研究取得突破性进展，加速储能技术绿色转型

近日消息，中国科学院大连化学物理研究所储能技术研究部的李先锋研究员与张长昆研究员团队，携手中国科学院长春应用化学研究所的李胜海研究员，在水基有机液流电池技术领域取得了突破性进展。这项合作研究成果有望为高效、可持续的能源存储解决方案开辟新径，进一步推动清洁能源技术的发展。

液流电池有机活性分子的稳定性和成本是重要评价标准。目前，有机活性分子面临水溶性相对较低、稳定性差、合成成本高等问题。尤其在非惰性气体保护下，有机活性分子的结构稳定性和电池的循环稳定性受到巨大的挑战。

合作团队提出了原位电化学氧化合成方法，制备出耐氧性的萘衍生物，其在液流电池中作为正极活性分子展现出良好的稳定性。相关成果已经在国际学术期刊《自然-可持续性》发表（附 DOI:10.1038/s41893-024-01415-6）。

研究发现，在正极电解液连续鼓入空气的条件下，该电池仍能够稳定循环 600 圈（超过 20 天）以上，证明了萘衍生物正极活性分子具有优异的空气稳定性。基于此，团队实现千克级分子制备，并成功将其应用于电堆测试。

在研究工作中，为合成低成本、高稳定性的有机活性分子，李先锋和张长昆团队以大宗性化学品羟基萘作为底物，采用化学合成和电化学合成相结合的制备策略，制备出多取代基修饰的萘醌活性分子。该方法简单高效，无需复杂的分离纯化过程，简化了合成步骤的同时降低了成本。此外，团队通过原位核磁共振和离线液质联用等谱学方法分析了不同结构衍生物的电化学反应机理。结果表明，在电化学氧化阶段，萘衍生物羟基对位侧的苄胺官能团离去，并与水反应氧化生成萘醌，进一步与水加成生成多取代的萘醌活性分子。理论计算和实验结果表明，二甲胺官能团提高了萘醌分子的溶解性的同时对分子活性中心起到保护作用，从而提升了高浓度电解液的稳定性。研究团队进一步采用一体化装置将萘活性分子的合成过程进行放大，单次可制备 5 千克萘衍生物分子，并进行了电堆稳定性测试。

该研究有望为低成本、高稳定液流电池活性分子的结构设计及合成方法优化提供新思路，有助于将水系有机液流电池规模化和实用化。

值得一提的是，大连化物所在此基础上于 9 月 3 日与中核汇能河南能源有限公司签订了“液流电池长时储能关键技术及示范科研项目”协议，希望项目加快建设，为我国清洁低碳、安全高效能源体系构建提供坚实支撑和保障。