万米深海跳动中国“动力心脏”——记技术发明一等奖聚合物柔性固态电解质锂电池及其深海应用

　　近日，由中国科学院青岛生物能源与过程研究所、中天储能科技有限公司合作完成的“聚合物柔性固态电解质锂电池及其深海应用”荣获2025年度中国石油和化学工业联合会科技奖技术发明一等奖。该技术成功填补了兆瓦时级深海储能应用国际空白，为我国深海事业发展提供了安全、可靠、零事故运行的特种电源保障，应用场景还扩展到了规模储能、新能源汽车等领域。

　　勇闯科研“无人区”

　　万米深海，是连光线都难以穿透的永恒黑暗区，在这片生命禁区里，为深海科考装备提供动力的高性能电源一度是我国探索深海的“软肋”。传统液态锂电池在万米深海可能会发生电池壳体变形、电解液泄漏、性能直线下降等故障，导致昂贵的科考装备损毁，科考计划随之泡汤。

　　“国家的需要，就是我们科研的方向。”中国科学院青岛生物能源与过程研究所固态能源系统技术中心研究员崔光磊组建了一支兼具科学问题探索与工程开发能力的科研团队，将目光投向了被视为下一代动力电池理想解决方案的固态锂电池。固态锂电池能从物理上摒弃易燃、易爆的液态电解质，有效提升电芯安全性，并可耐受极端环境。

　　然而，固态电池从实验室原理到工程化产品，横亘着材料、界面、工艺等一系列世界级难题。

　　叩开材料第一道门

　　材料是团队遭遇的第一个“拦路虎”，深海的压强非常大，海底1万米的压强达到100兆帕，相当于把1吨重的物体放在指甲盖上。这对电池材料的机械强度、电化学稳定性提出了极其苛刻的要求。

　　为寻找一种兼具高离子电导率和良好机械性能的固态电解质材料，崔光磊带领团队开启了漫长而枯燥的筛选、合成、测试循环。一开始，团队制备的固态电解质总是存在缺陷、韧性不足等问题，导致组装出的电池性能急剧下降，甚至短路。为解决问题，工艺团队住在了中试车间和实验室，反复调整参数、改造涂布设备、优化温湿度，进行合成、纯化、测试，失败了上百次，经过分析海量测试数据、反复验证，终于成功制备出符合要求的高分子固态电解质核心材料，叩开了固态电池材料学的第一道大门。

　　成功挑战万米深海

　　材料问题初步解决后，系统集成与工程化是更大的难关。

　　针对液态锂离子电池安全性差、能量密度低、极端环境耐受性差等瓶颈问题，团队率先提出“刚柔并济—三相渗流”复合固态电解质设计方案，首创原位聚合固态化界面融合技术，研制出高安全、高比能、长寿命聚合物固态锂电池。

　　为了使电池经受住深海的终极考验，团队深入开展深海环境与载荷工况调研，最终创新提出自承压电池管理系统方案，并完成多轮次电源系统设计与优化。针对固态电池单体及其管理系统，他们还开展了全海深环境模拟工况下的测试验证，经过多轮优化迭代，成功在马里亚纳海沟完成10918米全海深应用，为深海装备在万米深渊持续作业提供了稳定可靠的能源保障，并完整、稳定地传回了所有科学数据。这不仅是一次海试的成功，更标志着我国成功突破了全海深电源技术瓶颈，打破了国外技术垄断，从此我国将不用再担心深海载人潜水器电源动力来源。

　　从单一电源向基站跨越

　　团队探索的脚步并未停歇。他们还研制出国际首台套兆瓦时级深海能源基站。深海深渊能源基站所拥有的兆瓦时电能，可以满足多个位点的作业需求。基站可以支持如海底原位实验室等平台在海底接入，并向其供电，在各平台间进行信息互联，开展长期协同探测，作业模式更加灵活。

　　他们开发的两套兆瓦时级深海/深渊储能系统已实现持续6个多月无故障应用。基于能量密度达350瓦时/千克的单体电池技术，团队进一步颠覆性设计建造了单台套容量2兆瓦时超大容量深海能源系统，再次实现了单一深海能源系统容量的倍增。作为国际深海实验站载荷的唯一能源动力，该技术引领了深海特种固态电源系统从单一电源技术到兆瓦时级能源基站的跨越发展。