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清华大学破解锂电池难题,复旦大学研发新型闪存,科研双星闪耀创新路

2025-10-11 01:0711160

电动汽车、电动飞行器、人形机器人等前沿领域对动力系统提出了严苛要求:既要实现高能量密度以延长续航,又需具备优异安全性能。这一矛盾长期制约着储能技术发展,如今被清华大学化工系张强教授团队攻克。该团队通过创新设计含氟聚醚电解质,成功构筑出能量密度达604 Wh kg⁻¹的高安全聚合物电池,相关成果发表于国际顶级期刊《自然》。

研究团队突破传统固态电池设计思路,针对固-固界面阻抗大、电解质化学兼容性差两大核心难题,提出"富阴离子溶剂化结构"创新策略。新型含氟聚醚电解质通过强吸电子基团拓宽电压窗口,形成"–F∙∙∙Li⁺∙∙∙O–"锂键配位结构,诱导生成富氟界面层。这种分子级设计使界面物理接触与离子传导能力显著提升,同时避免了传统方案中高压维持与多层结构的复杂性。

实验数据显示,基于该电解质的全电池综合性能卓越:8.96 Ah软包电池能量密度达604 Wh kg⁻¹,0.5 C循环500次后容量保持率72.1%。在满充状态下,电池通过120℃热箱6小时静置与针刺测试,未出现燃烧或爆炸现象,热失控起始温度大幅提升。该成果远超现有磷酸铁锂与镍钴锰酸锂商业电芯,为高安全性固态锂电池实用化开辟新路径。

在集成电路领域,复旦大学周鹏、刘春森团队同样取得突破性进展。他们研发的全球首颗二维-硅基混合架构闪存芯片,将"破晓"二维闪存原型器件与成熟硅基CMOS工艺深度融合,相关成果同步发表于《自然》杂志。

该团队创造性采用模块化集成方案,通过高密度单片互连技术实现二维存储电路与CMOS控制电路的原子级贴合。针对二维材料与CMOS集成的核心挑战,研发人员提出"适应而非改变"的设计理念,利用二维材料柔性特性,通过微米尺度通孔实现完整芯片集成。这种创新工艺使芯片良率突破94%,同时提出包含协同设计、跨平台接口设计的"长缨(CY-01)架构"系统集成框架。

实验表明,该芯片实现400皮秒超高速非易失存储,较传统技术提升数个数量级。团队通过将二维电子学前沿研究与成熟CMOS工艺结合,为新型存储器缩短应用化周期提供范例。这种混合架构有望颠覆传统存储体系,使通用型存储器取代多级分层架构,为人工智能、大数据等领域提供更高速、低能耗的数据支撑。

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