由浦項科技大學（POSTECH）樸秀珍教授和韓東燁博士領導的韓國研究團隊，在無陽極鋰金屬電池中實現了1270Wh/L的體積能量密度。這一數值約為目前鋰離子電池650Wh/L的兩倍。研究團隊還包括韓國科學技術院（KAIST）崔南順教授和金世勳博士，以及慶尚國立大學李泰京教授和宋俊洙研究員。
這種無陽極鋰金屬電池摒棄了傳統的負極，使鋰離子在充電過程中直接沉積在銅集流體上。研究團隊將一種可逆主體材料（一種嵌入銀奈米粒子的聚合物骨架）與一種工程化電解質結合，可形成一層Li₂O和Li₃N保護層。此系統在100次循環後仍維持了初始容量的81.9%，平均庫侖效率達到99.6%，面容量為4.6 mAh cm⁻²，電流密度為2.3 mA cm⁻²。相關研究成果發表在《先進材料》（Advanced Materials）期刊。
從： 
無陽極電池可使電動車的續航里程翻倍
【社論】
這款無陽極鋰金屬電池的發布對電動車產業意義重大。目前電動車鋰離子電池的體積能量密度約為650 Wh/L，而新近實現的1270 Wh/L的數值則剛好是其兩倍。值得注意的是，這並非僅僅是實驗室成果，而是使用更接近實際電動車所用電池的軟包電池進行了驗證。
無陽極設計是指完全從傳統電池中移除負極（陽極）的結構。在典型的鋰離子電池中，石墨陽極作為鋰離子的儲存庫，但這種結構佔用大量空間，並且不會直接參與能量儲存。透過移除陽極，可以在相同的體積內儲存更多的能量。
然而，這種方法存在一個嚴峻的技術挑戰：鋰沉積不均勻會導致針狀晶體結構（稱為「枝晶」）的生長，造成內部短路。枝晶問題長期以來一直是鋰金屬電池商業化的最大障礙之一。
研究團隊採用雙管齊下的方法來解決這個問題。首先是“可逆主體”，這是一種均勻分散銀奈米粒子的聚合物骨架。它能夠控制鋰的沉積位置並促進其有序生長。其次是“設計電解質”，它在鋰表面形成一層Li₂O和Li₃N保護層，抑制枝晶生長，同時保持離子傳輸。
如果這項技術能夠投入實際應用，理論上可以將電動車的續航里程翻倍。目前續航里程為400公里的電動車，在電池容量不變的情況下，續航里程可以提升至800公里；或者，也可以使用更輕、更緊湊的電池來實現相同的續航里程。這有望顯著緩解電動車面臨的最大問題—「里程焦慮」 。
然而，在電池實現商業化之前，仍有一些挑戰需要克服。雖然100次循環後81.9%的容量維持率是令人矚目的結果，但汽車業通常要求至少1000次循環。此外，該研究使用了市售溶劑，這在製造成本方面具有優勢，但仍需驗證其在大規模生產中的可重複性和長期安全性。
作為國家戰略的一部分，韓國宣布了一項總額約2800億韓元（約191億日元）的投資計劃，用於研發下一代電池技術，該計劃將持續到2025年下半年。這項研究正是該計劃的一部分。隨著與中國和日本的技術競爭日益激烈，這項成果展現了韓國電池產業的競爭力。
[術語]
無陽極鋰金屬電池<br>這種電池結構完全摒棄了傳統電池中的負極（陽極）。充電過程中，鋰離子直接沉積在銅集流體上。通過去除不必要的組件，可以在相同體積內儲存更多能量。
體積能量密度（Wh/L）
此指標表示單位體積內可儲存的能量。數值越高，相同尺寸的電池可儲存的能量就越多。目前電動車電池的容量約為 650Wh/L，但這項研究實現了 1270Wh/L。
枝晶：鋰沉積不均勻時所形成的針狀晶體結構。它們會穿透內部隔膜，導致短路，並有起火或爆炸的風險。枝晶是鋰金屬電池商業化的最大障礙之一。
可逆主機（RH）
一種聚合物框架結構，其中均勻分散著銀奈米粒子，可控制鋰沉積的位置，確保鋰以有序的方式沉積在指定位置，而不是隨機沉積。
設計電解液（DEL）
一種特殊的電解液，可在鋰表面形成由 Li₂O（氧化鋰）和 Li₃N（氮化鋰）組成的薄而堅固的保護層，抑制枝晶生長，同時保持鋰離子的傳輸路徑。
庫侖效率<br>放電過程中可提取的電荷量與充電過程中註入的電荷量的比值。 99.6% 的數值意味著幾乎所有註入的能量都可以被提取出來，是衡量電池效率的重要指標。
軟包電池<br>一種電極和電解質被包裹在薄鋁膜中的軟包電池。這種電池結構更接近實際電動車中使用的電池，並且比實驗室中的小型電池更有可能商業化。
面積容量（mAh cm⁻²）
單位面積電荷容量指標。 4.6 mAh cm⁻² 的高值意味著可以在有限的面積內儲存大量的能量。
集流體<br>一種金屬箔，用於收集電池內部的電流並將其傳遞到外部電路。在無陽極設計中，銅箔集流體是鋰沉積的直接目的地。
[參考連結]
浦項科技大學（POSTECH） （外部）
這是一所位於韓國的科學與工程大學，其化學係由樸教授和韓博士領導，他們領導了這項研究。
韓國科學技術院（KAIST） （外部）
韓國頂尖的科學技術大學，成立於1971年。崔教授和金博士參與了這項聯合研究。
慶尚國立大學（GNU） （外部）
這是一所韓國國立大學，成立於 1948 年。李教授和宋研究員在材料工程領域進行研究。
《先進材料》雜誌（外部連結）
由德國Wiley出版社出版的材料科學領域同行評審學術期刊，是先進材料研究的主要發表平台。
Tech Xplore （外部）
專注於科技新聞的線上媒體，提供基於同行評審研究的文章。
[參考文章]
新型無陽極電池預計在相同尺寸下將電動車續航里程翻倍（外部）
該論文解釋瞭如何實現 1,270Wh/L 的能耗比已實現的 650Wh/L 的能耗高出約兩倍，以及如何解決枝晶問題。
韓國團隊發布1270Wh/L無陽極鋰金屬電池（外部）
其中包括韓國政府投資 2800 億韓元的信息，據說這是袋式電池形式的世界紀錄數字。
鋰離子電池能量密度：Wh/kg、Wh/L 和電動車（外部）
這是參考訊息，它顯示了 1,270Wh/L 與目前容量為 300-700Wh/L 的商用電池相比，是多麼具有革命性。
2025年電池能量密度：現況與下一代技術（外部連結）
本文全面分析了截至 2025 年電池技術的現狀以及下一代技術面臨的挑戰。
高能量密度、低成本無陽極鋰金屬電池的進展與挑戰（外部）
一篇技術論文，提供了關於無陽極電池電解液優化和枝晶抑制技術的詳細學術資訊。
主體與電解質的協同耦合在無陽極鋰金屬電池中實現了 1270 Wh L−1 的能量密度（外部）
公佈這項研究成果的原始論文包含詳細數據，例如庫侖效率高達 99.6%。
[編者註]
電動車續航里程翻倍的未來將如何改變我們的交通和生活方式？這項研究著手解決長期存在的枝晶問題，並標誌著電池技術的新篇章。然而，在實現從100次循環到1000次甚至更高循環次數的實用水平之前，我們仍然需要克服一些障礙。
在選擇電動車時，您最重視以下哪個因素：續航里程、充電時間和價格？讓我們一起探討這項技術在實際應用上將為我們的出行帶來哪些可能性。
