由清華大學主導的研究團隊在中國研發出一種微型全陶瓷固態鋰離子電池（ACMLB），旨在安全地為極端環境下的微型電子設備供電。該電池在高温下運行穩定，能夠在高達 150°C（302°F）的温度下正常工作，並且能夠在 300°C（572°F）的瞬間熱衝擊下存活 20 秒。研究人員在研究報告中指出：「ACMLB 在寬廣的温度範圍內（0°C–150°C）展現出良好的電化學性能。」
他們還補充道，這些電池「具有不易燃燒和高安全性，為可穿戴微型電子設備提供可靠且高性能的電源解決方案。」
傳統鋰離子電池因其高能量密度而被廣泛使用，但其揮發性液體電解質在高温或物理損壞時會帶來嚴重的易燃和爆炸風險。這一安全隱患限制了它們在航空設備、軍事應用及工業物聯網（IoT）傳感器等惡劣環境中的應用。固態鋰電池通過用固體介質取代液體，提供了一種不易燃的替代方案，但為微型設備開發全陶瓷版本一直是個挑戰，因為這涉及到厚度與強度之間的權衡，將陶瓷層做得足夠薄以符合微電子需求將大大削弱其結構強度。
清華大學研發的全陶瓷固態鋰離子電池具備高安全性和穩定性
為瞭解決這一問題，清華團隊採用了巧妙的製造技術：堆疊多層陶瓷。多層堆疊解決了氧化物電解質的經典工程問題：既要使其足夠薄以達到高能量密度，又要保持其強度以防止機械故障。這一堆疊結構也增強了單個電池單元的容量。在共燒製程中（將材料同時加熱），一層定製的化學層自然形成於邊界，這一微觀層填補了所有內部間隙，連接了電池的各個部分，同時允許鋰離子迅速通過。
這個過程創造出一種高度可定製且可堆疊的電池，能夠輕鬆適應不同設備，同時在各種温度範圍內保持完美穩定。新設計的陶瓷電池在 150°C 下運行——這一温度會導致普通智能手機電池在數分鐘內膨脹、破裂或引發化學火災。在室温測試中，該電池表現出高度穩定，經過 100 次充電循環後仍保持超過 76% 的原始容量，同時保持穩定的功率輸出。研究報告技術性地解釋道：「一個 10 並聯 ACMLB 在室温下以 50 μA cm −2 的電流密度進行長期循環，初始容量為 105 μAh，經過 100 次循環後保持 80
μAh，對應容量保持率為 76.2%。
有趣的是，它在保持形狀時不需要外部壓力。更好的是，它可以在普通空氣中生產，而不需要昂貴的密封真空實驗室，降低了潛在的生產成本。研究指出：「它是完全不易燃的，並在持續的外部燃燒下保持結構完整性，具有優異的熱穩定性，顯著優於液體、聚合物或複合電解質的電池在安全性方面。」未來，研究人員相信這一創新有潛力加速全固態電子設備在微型和可穿戴設備中的商業化。其高能量密度和不易燃的安全特性使其成為下一代技術的理想選擇，包括智能傳感器、航空航天設備和軍事應用。
項目 規格 工作温度 150°C 熱衝擊耐受性 300°C (20 秒) 容量保持率 76.2%
