北理工陈人杰团队NE成果：揭示电池堆叠压力关键作用

抖音快讯 2025年08月22日 23:34 1 admin

北京理工大学陈人杰团队在《Nature Energy》上发表重要研究成果，提出临界堆叠压力（CSP）经验模型，为电池设计和优化提供了全新视角。该研究指出，合理控制堆叠压力可显著提升电池性能，将库仑效率从60%提升至90%，并使循环寿命延长6倍以上。这一发现打破了传统对电池堆叠压力认知的局限，为高能量密度锂电池的发展开辟了新路径。研究团队深入分析了不同电池体系中堆叠压力的差异及其对电池性能的影响，发现锂离子电池、液态锂金属电池和固态锂金属电池所需的堆叠压力范围差异极大。锂离子电池仅需低于0.35 MPa的低堆叠压力即可确保隔膜与电极的良好接触；液态锂金属电池需要0.1到几MPa的中等堆叠压力来抑制枝晶生长；而固态锂金属电池则需几到几百MPa的高堆叠压力，以防止层间剥离和界面接触问题。通过实验和模拟，团队揭示了堆叠压力对电池中空隙形成的抑制作用，以及过度堆叠压力引发的失效机制。研究表明，堆叠压力通过增强原子迁移率和固-固接触，有效缓解了多种空隙和裂纹问题，从而显著提升电池性能。

陈人杰团队的研究不仅为电池设计提供了科学依据，还为未来电池技术的发展指明了方向。他们强调，未来研究应聚焦于建立堆叠压力基准、开发诊断方法、控制空间均匀性及优化压力。通过弹性界面构建和电极结构优化等技术，可以减少电池对外部压力的依赖，从而开发出更高效、更安全、更可靠的电池。这一成果的发表，标志着电池研究领域对堆叠压力重要性的重新认识，也为解决电池性能瓶颈提供了新的思路和方法。