中国的热电池突破可能会改变一切

近年来，电池技术取得了长足发展：新型固态电池的容量几乎达到部分特斯拉电动汽车电池的两倍，甚至有研究探索利用储能混凝土将建筑物改造为巨型电池。同样，热电池在各类应用场景中也展现出巨大潜力。然而，热电池长期受困于一种严重缺陷 —— 穿梭效应，这也是其近年来未能广泛普及的主要原因之一。受穿梭效应影响，热电池的容量会随时间逐渐衰减，导致充电效率降低。不过，中国科学家的一项新研究，或许已找到解决这一问题的方法。

要充分理解这项发表于《Advanced Science》的新研究对热电池领域的意义，我们首先需要深入了解穿梭效应。这种效应通常发生在电池内部特定组件（尤其是中间多硫化物）发生溶解时，会导致硫元素不可逆流失，进而造成电池性能衰减与充电效率不足，这也是科学家们长期致力于攻克的难题。

多年来，业界已尝试多种方案解决该问题，例如在电池中添加不同类型的硫电极。尽管部分方案在抑制穿梭效应方面取得了一定成效，但这项新研究提供了更具前景的技术基础 —— 研究团队采用一种新型正极材料，不仅能提升电池性能，还能大幅减少穿梭效应造成的损耗，为未来高能量密度热电池的设计提供了新思路。

技术突破的实现路径

该研究由中国科学院过程工程研究所的 Wang Song 教授和 Zhu Yongping 教授领衔。研究团队在以往 “电池内部设计添加屏障” 的研究思路基础上进一步创新，通过改变电池内部材料的排布方式，最大限度减少穿梭效应带来的损耗。具体而言，研究人员设计了一种特殊屏障，包裹在电池内部特定颗粒表面，既允许必要的离子自由迁移，又能锁定其他易溶解的成分，防止其扩散流失。

这种屏障的核心是基于共价有机框架（COFs） 制成的外壳。这类多孔材料具有晶体结构规整、定义明确的特性，研究人员将其转化为一种涂层，既能覆盖电池内部的微小通道，又不会阻碍必需离子的顺畅迁移。

研究人员表示，这一设计为未来热电池的研发奠定了坚实基础，有助于更好地控制和抑制热电池内部材料的损耗。此类研究至关重要，因为它可能帮助我们找到锂以外的新型电池材料。

或将改变一切的技术革新

正如前文所述，热电池早已受到科学家和工程师的关注，这主要得益于其能在传统电池无法适应的场景（如极端温度环境）下稳定工作。目前，热电池已应用于军事领域、部分航空航天系统，以及深井钻探设备等对电池性能和可靠性有严格要求的场景。

极端温度通常会对传统电池的性能产生负面影响，而这正是热电池的优势所在。因此，攻克阻碍热电池走向主流应用的技术瓶颈，成为众多研究者的重要目标。尽管这项研究尚未完全解决穿梭效应问题，但它为科学家们改进热电池技术提供了强有力的基础。