电影《第五元素》里，有一个让人过目不忘的画面：五颜六色的飞行汽车穿梭在摩天大楼之间，把城市上空变成了一条流动的河。

二十多年过去，汽车早已开进千家万户，飞机也成了寻常的交通工具。而“飞行汽车”的概念提出已久，却迟迟没能“飞入”寻常生活。

想让它真正上天，最难啃的骨头在哪？其中一个关键瓶颈，藏在它的“心脏”电池里。

近日，西湖大学王建辉团队在国际顶尖学术期刊Nature上发表的一篇论文就关于这颗“心脏”。

论文上线截图

飞行汽车需要什么样的电池？

当汽车插上“翅膀”起飞，意味着它需要成为一名既能“百米冲刺”又能“万里长征”的运动员。

起飞那一刻，电池要瞬间爆发出巨大能量，把汽车推向天空；等飞到天上开始巡航，要要求电池能撑得久一点。更重要的是，这一切还必须足够轻，因为每多一克重量，都是飞行的负担。

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这些苛刻的要求，最终都指向一个核心指标——能量密度。简单来说，就是“同样重量的电池，能存多少电”。

王建辉团队研制的508 Wh/kg无负极锂金属软包电池样品

本次研究中，王建辉团队创新研制了一种“穿梭耦合电解液”（BAFF电解液）。用它做的无负极锂金属软包电池，交出了一份惊人的成绩单。在没有任何集流体修饰和外源补锂条件下，它能量密度达到每公斤508瓦时，在80%的深度充放电下能稳定循环350次以上，从零下40℃到零上60℃都能正常工作，同时单位瓦时成本还比现在的锂电池低15%到25%。

这意味着，它可能比现有的锂电池更轻、更强、更耐用、适应更广，还更便宜。

一个从周报开始的发现

故事要从五年前的一份周报说起。

2020年，刚进入西湖大学不久的博士生刘磊，本来想解决电池界的一个老问题：锂电池充电时，锂离子总爱乱跑，堆成树枝一样的“枝晶”。这些枝晶会刺穿电池内部，导致短路甚至起火。

结果歪打正着。他在筛选材料时发现，有一类溶剂表现得很特别：用它配成的电解液，在纽扣大小的测试电池里，锂离子的表现格外“听话”——不再乱长枝晶，而是整整齐齐地堆在一起，像一排排紧密排列的小积木。

这个发现让团队眼前一亮。他们迅速展开研究，发现放电溶解后，锂金属留下的那层保护膜，也呈现出规整的网格结构。

这本来已经是一个可以发论文的成果。但导师王建辉说了一句话，把难度一下子拉高了：

“纽扣电池只是实验室里的‘迷你模型’。要证明它真的有用，得在更接近真实情况的‘软包电池’里验证。”

刘磊没多想，开始搭软包电池的组装平台。一条更难的路，就这么开始了。

王建辉（左）与刘磊（右）

飞向未来生活的“强心脏”

五年过去，那些在实验室里被反复拆解、剖析的上百个软包电池，连同无数个日夜沉淀下的数据，终于有了回响。

去年，刘磊顺利博士毕业，但他并未就此止步“这么多年，我们比谁都清楚，这个研究的意义和价值。”

他选择继续留在西湖大学做博后，深耕无负极锂金属电池的研究，朝着团队最初的理想前进：让高能量密度的电池，真正落地，造福人类的生产生活。

今年全国两会，“低空经济”连续第三年被写入政府工作报告，定位也从“新增长引擎”、“新兴产业”，变为“新兴支柱产业”。作为低空经济的核心“引爆点”，飞行汽车正成为科研和产业两端的攻关焦点，这也正是王建辉团队这项研究最直接的用武之地。

也许未来，最先受益的不只是飞行汽车。送货无人机可以飞得更远、载得更重；工业级巡逻无人机能在天上待得更久；就连眼下火爆但还“太厚”的AR眼镜，也能做得像普通墨镜一样轻薄。所有需要“背着电池动起来”的东西，都会因为电池变轻变强而获得新生。

虽然从实验室到量产，还有很长的路要走，但一个告别电量焦虑、更轻盈的电池时代，正在实验室里悄然萌芽。

（西湖大学供图）

发布于：北京市