创新是引领发展的第一动力。
前沿科技的价值，不仅在于探索未知、突破极限，更在于服务国家战略需求、回应经济社会发展需要。一批具有战略意义的创新成果正从实验室走向产业和社会应用，在推动技术进步、改善生活品质中释放创新价值。
作为连接高校创新资源与区域产业需求的重要平台，研究院始终聚焦国家战略和产业发展前沿，推动基础研究、关键技术攻关与成果转化深度融合。
“前沿解码”专栏聚焦研究院前沿科研团队和创新成果，解读技术原理，展现科研创新背后的探索历程，带领读者走近实验室里的“未来科技”，理解前沿技术如何从创新突破走向应用实践。
零下40℃，电池还能“扛住”吗？
低温，是锂离子电池性能面临的一道关键考验。温度骤降后，电池内部极化增大，电化学反应速率下降，容量衰减、放电效率降低、动力输出不足等问题随之出现，甚至可能出现“电池里明明还有电，却在需要动力的时候放不出来”的情况。
对于无人探测、智能巡检、特种作业等需要长时间运行的装备而言，动力电池不仅要“电量足”，还要能够快速释放能量，并在极端温度下保持安全稳定。
那么，面对零下几十摄氏度的环境，动力电池究竟需要怎样的“硬实力”？
围绕这一需求，研究院高效电化学储能技术团队聚焦高比能、高倍率、高安全半固态锂离子电池技术，探索动力电池突破低温环境限制的新路径。
高比能，让电池装得更多；高倍率，让能量释放得更快；高安全，让电池运行更稳。
高比能，让一块电池装下更多“电”
想让电池“装得更多”，关键并不是一味增加材料，而是要让真正负责储能的部分占据更大比重，同时让能量在电芯内部传递得更高效。
这背后，考验的是电池材料与结构的整体设计能力。团队围绕电极材料、电解质体系和电芯结构进行协同优化。
一方面提升电极材料的储能能力，让单位质量的材料承载更多能量。另一方面优化锂离子在电芯内部的传输过程，并减少电芯结构中的“无效重量”，让有限的重量和空间尽可能转化为有效能量。
半固态技术，则为这场“能量增容”提供了新的技术空间。通过对电解质体系和电芯结构进行优化，在提升安全性的同时，进一步减少对能量贡献有限的结构占比，为电芯向更高能量密度发展创造条件。
团队瞄准300Wh/kg级能量密度，让同样的电池重量能够储存更多能量，为无人装备延长续航、减少补能次数提供更大的空间。
高倍率，让电池应对瞬时高负载
如果说高比能解决的是“电池里能装多少电”，那么下一道难题就是：这些电，能不能在需要的时候一下子释放出来？
对于无人车辆、机器人和特种装备而言，启动、加速、爬坡以及高负载作业，都可能要求动力系统在短时间内输出大量能量。电池容量再大，如果释放速度跟不上，依然难以满足装备的瞬时动力需求。
这也是高倍率电池真正要解决的问题。
“放得快”并不意味着简单地把电流提高。电流提升之后，锂离子传输、电极反应和内部发热都会随之加剧，电池更容易出现极化、副反应和热积累。要实现高倍率输出，必须让材料、界面和电芯结构彼此匹配，让能量能够快速传递，同时把由此带来的性能损耗控制在合理范围内。
围绕30C高倍率放电这一目标，团队从电极材料、电解质和电芯结构入手，优化锂离子传输与界面反应过程，并通过电芯结构设计降低大倍率运行中的极化和副反应，让电池不仅“放得快”，还要“放得稳”。
实现30C高倍率持续放电大于1分钟，意味着电池能够在短时间内释放更强的功率，为装备快速启动、加速以及应对瞬时高负载任务提供更强的动力响应。
高倍率充放电测试设备及电池测试过程
高安全，让电池在复杂环境下运行更稳
电池能装得更多、放得更快，也对安全性提出了更高要求。当能量更加集中、释放速度更快，如何让电池依然安全稳定？
对于无人装备而言，设备可能长期处于无人值守状态，还要面对碰撞、挤压、穿刺和持续振动等复杂工况，这对电池本身的安全性提出了更高要求。
半固态技术路线，正是团队应对这一问题的重要选择。传统锂离子电池采用液态电解质，电芯受到严重机械损伤时，内部结构可能遭到破坏，液态电解质存在泄漏风险，并会进一步增加着火等安全隐患。
半固态电池则通过引入固液复合电解质体系，并结合电芯结构优化，减少对可流动液态电解质的依赖，提升电池内部结构稳定性，为电池在复杂工况下运行提供更高的安全裕度。
半固态并不意味着电池“绝对安全”，而是通过材料体系与结构设计的改变，在追求高能量密度和高倍率输出的同时，进一步提升整体安全性能。
让高性能电池真正跑起来
技术指标最终还是要落到装备的实际表现上。
目前，项目电池组已在常州星动力穿越机进行了验证。针对穿越机对轻量化、高功率输出和续航能力的需求，电池组在高功率工况下展现出良好的动力响应，有效改善了加速性能不足、续航时间短等问题。
对于穿越机这样的高功率飞行装备而言，电池重量直接关系到整机负载，瞬时功率又影响加速和飞行响应。高比能与高倍率性能的结合，让电池在有限重量下兼顾了能量储备和动力输出，也让相关技术有了更加直观的应用验证。
常州星动力穿越机验证
应用场景也不止于空中。
在快艇、潜航器等海洋装备中，动力电池面对的是另一类挑战。复杂海洋环境下，装备既需要持续稳定的动力输出，也要适应明显的温度变化。项目电池组工作温域覆盖-40℃至75℃，能够适应不同温度条件下的海洋作业需求。
未来，相关技术还将进一步面向新型无人机、eVTOL、电动摩托车等装备拓展。随着装备不断向轻量化、高功率和长续航方向发展，动力电池需要在能量密度、功率响应、安全性能和环境适应性之间找到更好的平衡。
对于高机动、高负载以及复杂环境下运行的装备而言，电池性能的提升，正在不断拓展整机性能的边界。
让动力电池突破环境边界
面对极端环境和多样化装备需求，动力电池的竞争已经不再只是比拼“能装多少电”。
更高的能量密度意味着更长的续航，更强的倍率性能意味着更快的动力响应，更高的安全性则为这些性能释放提供基础，而更宽的温度适应范围，则进一步拓展了电池能够工作的环境边界。
围绕高比能、高倍率、高安全半固态锂离子电池，高效电化学储能技术团队正在持续推进材料、电解质和电芯结构的协同创新。
当一块电池能够在更轻的重量下储存更多能量，在关键时刻释放更强动力，并适应更加复杂的工作环境，动力电池也就不再只是装备的“能源仓”，而成为影响装备性能的重要技术环节。
从极端环境中的一次稳定输出，到更多新型装备中的实际应用，下一代动力电池正在打开更大的想象空间。
团队介绍
高效电化学储能技术团队依托哈尔滨工业大学化工与化学学院特种化学电源研究所，现有教授、副教授、助理研究员13人，在读博士和硕士研究生70余人，已形成知识结构合理、创新能力强、科研水平高的技术团队。未来，团队将立足国家电化学储能技术重大需求和哈工大学科优势，引人才、聚合力、强产业，着力打造“扎根苏州、面向长三角、辐射全中国”的高端电化学储能技术服务品牌。
高效电化学储能技术团队深耕锂电池关键材料（正极、负极、电解质等）、电池设计、电化学仿真、AI+电化学、先进表征方法等方向，常年诚招硕博研究生及博士后研究人员。
联系人：王老师
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文字：张嘉鋆，图片：高效电化学储能技术团队，责任编辑：孙铭锌，审核：徐榕滨
