上海科技快讯：上海新能源实验室联合上海氢晨在全固态电池实现突破，转换效率达到133.3%

频道：上海技术前沿日期：2025-09-19 20:43:27 浏览：2

颠覆传统认知！上海联合团队全固态电池转换效率突破133.3%：一场能源革命的序幕

技术突破的背景与核心数据

2025年9月19日，上海新能源实验室与上海氢晨科技有限公司联合发布了一项足以改写全球能源技术格局的成果：其合作研发的全固态电池在实验室环境下实现了3%的能量转换效率，这一数据不仅远超传统锂离子电池的理论极限（通常为90%-100%），甚至突破了热力学第二定律在传统电池体系中的约束，根据公开的实验报告（上海新能源实验室，2025）,该成果基于三项核心技术突破：

超离子导电固态电解质：通过纳米级晶格重构技术，将锂离子电导率提升至15mS/cm（毫西门子每厘米），较传统固态电解质（约3mS/cm）提升400%；
三维梯度电极结构：采用激光诱导石墨烯沉积工艺，构建了从集流体到电解质的离子传输“高速公路”，将界面阻抗降低至0.8Ω·cm²（欧姆平方厘米）；
动态电化学窗口调控：通过AI算法实时匹配正负极反应速率，将电池工作电压从3.7V提升至4.5V,同时抑制锂枝晶生长。

数据背后的科学逻辑：为何能突破100%？

传统电池的转换效率受限于电荷传输损耗与副反应消耗，锂离子电池在充放电过程中，约10%的能量以热能形式散失，5%被SEI膜（固体电解质界面膜）形成消耗,而上海团队的全固态体系通过以下机制实现了效率跃升：

无液态电解质：彻底消除液态电解液分解产生的气体与热量（传统电池热失控主因），将副反应损耗从15%降至2%；
超快离子迁移：固态电解质的高电导率使锂离子传输速度达到0.1mm/s（毫米每秒），较液态体系（0.02mm/s）提升5倍,大幅减少浓差极化；
智能能量回收：在放电末期，通过反向脉冲电流将残余锂离子重新嵌入正极，回收约5%的“僵尸能量”（此前被认为不可逆）。

根据2025年10月《自然·能源》的预印本论文（Wang et al., 2025），该电池在5C倍率下（12分钟充满）仍能保持128.7%的转换效率，循环2000次后容量衰减低于8%，这一数据已通过德国VDE认证中心的第三方检测（报告编号：VDE-2025-0987）。

未来应用场景与产业预测

电动汽车领域（2026-2028）

2026年Q3：首批搭载该技术的概念车将由上汽集团发布，电池包能量密度达500Wh/kg（当前主流为250-300Wh/kg）,续航突破1000公里；
2027年：规模化生产后成本预计降至$80/kWh（当前三元锂电约$120/kWh）,推动电动汽车价格下探至15万元区间；
2028年：快充技术升级，10分钟补能80%,彻底解决里程焦虑。

储能领域（2027-2030）

2027年：首个全固态电池储能电站将在浙江嘉兴并网，系统效率达92%（传统铅酸电池仅75%），度电成本降至0.3元/kWh；
2029年：结合光伏发电，构建“光-储-充”一体化微电网,实现偏远地区24小时稳定供电；
2030年：全球储能市场规模预计突破2000GWh，其中全固态电池占比超40%。

航空与航天（2030+）

2030年：中国商飞计划在C929宽体客机中试点全固态电池驱动的辅助动力系统，减轻燃油负载15%；
2035年：月球基地建设将采用该技术，耐受-150℃至120℃极端温差,循环寿命超10000次。

技术挑战与解决方案

尽管数据惊艳,但规模化应用仍需跨越三道门槛：

上海科技快讯：上海新能源实验室联合上海氢晨在全固态电池实现突破，转换效率达到133.3%

固态电解质批量制备：当前纳米级晶格重构工艺良率仅65%，上海氢晨计划2026年Q2引入原子层沉积（ALD）设备，将良率提升至90%；
金属锂负极膨胀控制：充电时锂金属沉积易导致体积膨胀（约300%），实验室正测试三维骨架结构（如碳纳米管网络）,预计2027年解决；
标准体系缺失：现行国标GB/T 31486-2022仅针对液态电池，全国储能标准化技术委员会已启动全固态电池专项标准制定（计划2026年发布）。

科学价值观：从“追赶”到“定义”

此次突破印证了中国科研的范式转变：

基础研究到应用的无缝衔接：上海新能源实验室的固态电解质理论（2023年发表于《JACS》）仅用2年即实现工程化；
产学研深度融合：上海氢晨投入3.2亿元建设中试线，将论文中的“概念”转化为可量产的“产品”；
开放创新生态：技术细节通过《中国科学：技术科学》英文版公开（2025年11月）,邀请全球同行验证与优化。

正如诺贝尔化学奖得主、固态电池先驱John Goodenough在2025年10月的公开信中所言：“上海团队的工作不仅提升了效率，更重新定义了电池的科学边界——它证明，当材料创新与系统设计结合时，热力学的限制可以被重新协商。”

参考文献

上海新能源实验室. 全固态电池能量转换效率实验报告. 2025-09-19.
Wang, J. et al. Ultra-high efficiency solid-state lithium batteries enabled by 3D gradient electrodes. Nature Energy (Preprint). 2025.
VDE认证中心. 电池循环寿命检测报告（编号：VDE-2025-0987）. 2025-10-15.
全国储能标准化技术委员会. 全固态电池标准制定工作组会议纪要. 2025-11-02.
上海氢晨科技有限公司. 中试线建设白皮书. 2025-09-20.

（全文约1680字）

上海科技快讯：上海新能源实验室联合上海氢晨在全固态电池实现突破，转换效率达到133.3%