清華研發全陶瓷固態電池突破高溫極限，軍事航太無人機應用在即

高溫穩定性成突破口

中國清華大學研究團隊最近成功開發出全陶瓷多層鋰離子固態電池（ACMLB），在極端溫度環境下展現出傳統鋰電池無法匹敵的穩定性。該電池可在0°C至150°C的寬溫度範圍內正常運作，甚至能短暫耐受高達300°C的瞬間熱衝擊，持續時間長達20秒而不受損傷。

這一成就對軍事、航太及無人機產業特別具有意義。傳統液態鋰離子電池在高溫環境下存在的起火、爆炸風險，一直是航太與軍事應用中的重大隱患。研究團隊指出，ACMLB的不可燃特性與寬溫度運作範圍，為穿戴式微型電子設備及惡劣環境應用提供了可靠的電力解決方案。

多層堆疊技術化解工程困境

固態鋰電池的概念並非新近發明，以固態材質取代液態電解質可實現更高的能量密度與安全性。然而，針對微型設備開發全陶瓷版本長期面臨一個關鍵難題：厚度與強度的取捨。陶瓷層若要達到微電子設備所需的薄度，其結構強度便會大幅下降，難以承受實際應用的機械應力。

清華團隊採用創新的多層陶瓷堆疊製造技術來突破這一瓶頸。在共燒結製程中，多個陶瓷層逐層堆疊並同時加熱，層與層之間的邊界會自然形成一層特殊的化學介面層。這層微觀介面既能緊密黏合各層陶瓷，又能快速傳導鋰離子，從而在維持所需薄度的同時確保足夠的機械強度，並提升單一電芯的電容量。

性能指標與安全優勢

根據發表於國際期刊《Matter》的研究數據，該電池在室溫下的循環性能表現出色。一組10並聯的ACMLB在初始容量105 μAh的基礎上，經過100次充放電循環後仍保有80 μAh，容量保持率達76.2%。更重要的是，該電池無需任何外部壓力來維持形狀，可在一般空氣環境中製造，無需昂貴的真空設施，有助於大幅降低生產成本。

在安全性方面，ACMLB表現出明顯優勢。傳統智慧型手機電池在150°C環境下數分鐘內便會膨脹、破裂甚至引發化學燃燒，而全陶瓷電池毫無影響。該電池完全不可燃，在持續外部燃燒的極端條件下仍能維持結構完整性，在空氣中展現優異的熱穩定性，顯著優於採用液態、聚合物或複合電解質的電池。

應用前景與商業化潛能

研究團隊認為，這項創新有潛力加速全固態電子設備在微型與穿戴式領域的商業化進程。憑藉高能量密度、不可燃的安全特性與寬溫度運作範圍，ACMLB被視為軍事級無人機、航太器材、工業物聯網感測器及智慧穿戴設備的理想電源解決方案。

特別是對於軍事與航太無人機應用，該電池的極端環境耐受能力與安全性優勢至關重要。無論是高空飛行中的低溫環境，或是接近熱源設備時的高溫挑戰，全陶瓷固態電池都能保持穩定運作，顯著提升無人機在複雜任務中的可靠性與安全邊際。