💡这项突破是什么?
作为推动交通电气化、引领社会向绿色与可持续方向转型的关键技术，极速快充（XFC）技术已在全球学术界和产业界获得广泛关注。该技术不仅能有效缓解用户的“充电焦虑”，加速电动汽车、电动飞机等电气交通工具的普及，也是实现“碳达峰”与“碳中和”目标的重要技术路径。但现阶段，该技术仍难以满足电动交通工具对分钟级充电的需求，成为阻碍电气交通大规模发展的关键瓶颈。XFC技术的突破有望彻底重塑用户体验、推动产业变革，并进一步加速全球能源结构转型。因此，系统梳理当前XFC技术的研究进展，对推动该技术持续发展具有至关重要的意义。2025年10月，北京理工大学吴锋院士、李丽教授团队聚焦于XFC电池技术，以“Extremely Fast-Charging Batteries: Principle, Strategies, Detection, and Prediction”为题在国际顶级期刊《Chemical Reviews》（影响因子：55.8）上发表综述文章，全面系统梳理了XFC技术面临的关键挑战，以及近年来在提升其性能与安全性方面取得的进展。北京理工大学叶玉胜教授、陈人杰教授、李丽教授为论文的通讯作者，材料学院博士研究生刘浩为第一作者、赵利媛实验师为共同第一作者。文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5c00203。
图1 XFC电池在电气交通领域的应用及本综述论述内容的示意图
本综述系统总结了锂电池在快充领域的理论基础与调控策略，阐述了智能监测技术在保障快充安全与性能中的重要作用，并总结了电池快充健康与寿命的精准预测方法（图1）。通过跨学科融合，旨在深化对XFC技术发展、潜在解决方案及前景的理解。最后，本综述讨论了推动XFC技术未来发展的关键研究方向。
图2 XFC技术的发展现状
统计数据显示，尽管电动汽车的市场占有率持续攀升，针对快充锂离子电池的科学研究也日益活跃，但距离实现“XFC”目标，即在15分钟内为电池充入80%电量，仍面临严峻挑战。与此同时，随着以电动垂直起降飞行器与无人机为代表的低空经济迅速崛起，市场对XFC技术实现关键突破的需求愈发迫切，亟需通过技术升级加速低空经济的商业化进程。
图3 低空经济的交通载具及市场规模发展情况
本综述系统阐述了当前电池在实现XFC过程中面临的主要局限，总结了其多尺度物理化学过程之间存在的内在矛盾，并探讨了不同尺度下的快充电池设计策略，以促进对XFC技术更深入的理解与进一步发展。文章还重点分析了实时、无损的电池监测方法与先进表征技术。这些手段对准确评估电池健康状态、识别失效模式及规避安全风险具有关键作用（图4），所获取的信息对从事电池研发与应用的研究人员、工程师及制造商也具有重要参考价值。为实现电池的主动安全预警，本综述进一步探讨了适用于快充电池的多维风险预测方法。精准预测需依托先进的数据驱动模型与智能技术，从而将电池运行严格控制在安全边界内，显著提升XFC应用场景下的安全性与可靠性。
图4 XFC电池中可监测的参数/行为及各类监测方式
为实现下一代电池技术的突破，XFC的发展亟需融合材料工程、机械设计、计算建模与人工智能等多学科的交叉力量。基于此，研究团队从快充标准化、动力学限制步骤识别、多维协同策略优化以及先进技术集成等多个维度，提出了未来XFC技术的重点研究方向，旨在推动电池向更快速、高效、安全与智能的方向发展。
课题组在前期研究中重点围绕高功率/快充型电池方面开展了一系列工作，部分代表性工作如下：
1. The Critical Importance of Stack Pressure in Batteries, Nature Energy, 2025, 10, 1064-1073. (IF=60.1, 第一作者：李千雅博士，刘浩博士)（揭示堆叠压力对电池的重要作用）论文链接：https://doi.org/10.1038/s41560-025-01820-x。
2. Recent advances and opportunities in reactivating inactive lithium in batteries, Angewandte Chemie International Edition, 2024, 63(25): e202404554.（IF=16.9，第一作者：李千雅博士）（电池中非活性锂激活的最新进展和机遇）论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202404554。
3. Coassembly of ultrathin lithium with dual lithium-free electrodes for long-lasting sulfurized polyacrylonitrile batteries, Nano Letters, 2025, 25(6): 2266-2274.（IF=9.1，第一作者：汪弘毅硕士）（超薄锂与双无锂电极共组装开发长效硫化聚丙烯腈电池，实现丰产元素基电极的应用）论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c05550。
4. Low-Entropy and Fast-Li+-Conducting Electrolyte with Cascade Reaction-Induced Robust Interphase for Fast-Charging Lithium Metal Batteries, Angewandte Chemie International Edition, 2025, 64(23), e202504116.（IF=16.9，第一作者：李瑶硕士生）（低熵电解质的级联反应诱导稳固界面相提升锂金属电池快充性能）论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202504116。
5. Tiny-Ligand Solvation Electrolyte Enabled Fast-Charging Aqueous Batteries, Angewandte Chemie International Edition, 2025, 64(14), e202423808. （IF=16.9，第一作者：尚妍欣博士后）（利用空间位阻来构建微小配体溶剂化结构提升水系电池快充性能）论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202423808。
