中国科学院突破黑磷快充电池技术，10分钟充电80%。
据中国科学院官网报道，随着新能源汽车和大规模储能系统对超快充电和高容量电池的需求不断增长，传统石墨负极材料的电池性能已接近理论极限。黑磷（BP）作为一种负极材料，具有非常高的储锂容量，但由于其导电性较差、反应动力学较慢以及在充放电过程中出现显著的体积膨胀等问题，导致电池的快充性能迅速下降。
近日，电工研究所马衍伟团队在黑磷负极材料领域取得重要突破，通过创新性提出晶格磷-氮（P-N）键工程化策略，成功解决了黑磷在超高倍率充放电过程中稳定性不足的问题，为推动基于黑磷的快速充电电池实现实际应用奠定了坚实基础。这一成果不仅体现了我国在新能源材料领域的技术实力，也为未来高性能电池的发展提供了新的方向。 从行业角度看，黑磷作为一种具有高理论容量和良好导电性的材料，一直备受关注，但其在循环过程中的结构稳定性问题长期制约着其应用。此次研究通过键合层面的优化，有效提升了材料的性能，显示出材料设计在电池研发中的关键作用。随着电动汽车和储能系统对快充能力需求的不断提升，此类技术突破无疑将加速相关产品的商业化进程。
研究团队从原子层面出发，在黑磷负极的晶格结构中精确构建了P-N键，通过该键对邻近磷-磷（P-P）键共价性的减弱作用，在锂化过程中促使局部键发生断裂，从而激活P-P键，加快电子传输，显著改善了转化反应的动力学性能。基于这一突破，团队成功制备出以黑磷为负极、磷酸铁锂为正极的软包电池，其能量密度达到282瓦时／千克。该电池在高倍率充电条件下，仅需10分钟即可充入理论容量的80％，并且经过数千次充放电循环后仍能保持稳定，表现出出色的快充和循环稳定性。
该成果为发展高能量密度和高功率的储能设备开辟了新的技术方向，为我国快速充电动力电池、电网储能以及特殊用途的高倍率储能装备的技术升级提供了重要支撑，对促进新能源汽车和储能技术的快速发展、增强我国在先进储能领域中的国际竞争力具有重要的战略意义。
该研究工作由澳大利亚皇家墨尔本理工大学联合开展，相关成果发表于《自然・通讯》。研究得到国家自然科学基金、北京市自然科学基金以及澳大利亚研究理事会（ARC）的资助。
