結合人工智能和拓撲學分析的新方法

發布時間：2026-05-24 06:16:22

結合人工智能和拓撲學分析的結合新方法|中科院物理所在鈉離子電池實用化研究獲進展

時間：2026-04-07 13:49:17    發布：    來源：物理研究所    第一對焦：中科院物理所

【ZiDongHua 之“汽車產業鏈”標注關鍵詞：中科院物理所，鈉離子電池，人工電池續航 】

鈉離子電池實用化研究獲進展

對于電池續航短、和拓冬季掉電快、撲學充電速度慢等問題，分析方法或許有了新的結合破解方法。近日，人工中國科學院物理研究所團隊攻克錫基負極核心技術難題，和拓讓低成本、撲學高能量密度的分析方法鈉離子電池向實用化更近一步，有望緩解電池續航焦慮。結合

鈉離子電池資源豐富、人工原料易得、和拓成本低廉，撲學性價比顯著。分析方法但它卻有個短板，同等體積存電能力偏弱，難以滿足電池續航需求。錫基負極材料本是彌補這一短板的“好幫手”，其容量和密度高于傳統碳材料，能在有限空間里存更多電，兼具安全性好、易加工等特點，甚至可以直接適配現有電池生產線。但錫基負極有個“頑疾”，充放電時體積變化大，反復膨脹收縮會讓材料粉化失效，使得電池容量跟著快速“縮水”。以往的改進辦法，要么犧牲儲電能力，要么增加成本，始終難以兩全。

針對技術難題，科研團隊利用單壁碳納米管與錫顆粒之間的強吸附作用，為錫顆粒量身打造出一個堅固的“支架網絡”。這個網絡能在電極制作時防止錫顆粒“抱團”，使材料分布更均勻，還能讓電池在反復充放電時牢牢“兜”住錫顆粒。

團隊結合人工智能和拓撲學分析的新方法，摸清了背后的科學原理。這個“支架網絡”不會因體積變化“散架”，既能保證錫顆粒充分反應，又能讓顆粒間始終保持緊密的電接觸，兼顧高效儲電和耐用性。新方法制備的錫負極，可逆容量達789.4毫安時/克;在2安培/克大電流下，循環6000次后容量仍能保留87.6%。

此后科研團隊完成了公斤級的放大實驗，組裝的鈉離子電池體積能量密度超453瓦時/升，支持4C高倍率、15分鐘快速充放電，在-20℃的低溫環境下，性能表現良好。

這項研究為錫基負極材料找到了一條實用化路徑，推動高能量密度、低成本鈉離子電池邁出關鍵應用步伐，有望改善電池續航、充電、低溫掉電等問題，未來可應用于大規模儲能等領域。

相關研究成果發表在《自然-能源》(Nature Energy)上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院相關項目、京津冀基礎研究合作專項、第十屆中國科協青年人才托舉工程項目的支持。

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圖片由AI生成(來源：物理所)

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