近年來，電池技術取得了長足發展：新型固態電池的容量幾乎達到部分特斯拉電動汽車電池的兩倍，甚至有研究探索利用儲能混凝土將建筑物改造為巨型電池。同樣，熱電池在各類應用場景中也展現出巨大潛力。然而，熱電池長期受困于一種嚴重缺陷 —— 穿梭效應，這也是其近年來未能廣泛普及的主要原因之一。受穿梭效應影響，熱電池的容量會隨時間逐漸衰減，導致充電效率降低。不過，中國科學家的一項新研究，或許已找到解決這一問題的方法。

要充分理解這項發表于《Advanced Science》的新研究對熱電池領域的意義，我們首先需要深入了解穿梭效應。這種效應通常發生在電池內部特定組件（尤其是中間多硫化物）發生溶解時，會導致硫元素不可逆流失，進而造成電池性能衰減與充電效率不足，這也是科學家們長期致力于攻克的難題。

多年來，業界已嘗試多種方案解決該問題，例如在電池中添加不同類型的硫電極。盡管部分方案在抑制穿梭效應方面取得了一定成效，但這項新研究提供了更具前景的技術基礎 —— 研究團隊采用一種新型正極材料，不僅能提升電池性能，還能大幅減少穿梭效應造成的損耗，為未來高能量密度熱電池的設計提供了新思路。

技術突破的實現路徑

該研究由中國科學院過程工程研究所的 Wang Song 教授和 Zhu Yongping 教授領銜。研究團隊在以往 “電池內部設計添加屏障” 的研究思路基礎上進一步創新，通過改變電池內部材料的排布方式，最大限度減少穿梭效應帶來的損耗。具體而言，研究人員設計了一種特殊屏障，包裹在電池內部特定顆粒表面，既允許必要的離子自由遷移，又能鎖定其他易溶解的成分，防止其擴散流失。

這種屏障的核心是基于共價有機框架（COFs） 制成的外殼。這類多孔材料具有晶體結構規整、定義明確的特性，研究人員將其轉化為一種涂層，既能覆蓋電池內部的微小通道，又不會阻礙必需離子的順暢遷移。

研究人員表示，這一設計為未來熱電池的研發奠定了堅實基礎，有助于更好地控制和抑制熱電池內部材料的損耗。此類研究至關重要，因為它可能幫助我們找到鋰以外的新型電池材料。

或將改變一切的技術革新

正如前文所述，熱電池早已受到科學家和工程師的關注，這主要得益于其能在傳統電池無法適應的場景（如極端溫度環境）下穩定工作。目前，熱電池已應用于軍事領域、部分航空航天系統，以及深井鉆探設備等對電池性能和可靠性有嚴格要求的場景。

極端溫度通常會對傳統電池的性能產生負面影響，而這正是熱電池的優勢所在。因此，攻克阻礙熱電池走向主流應用的技術瓶頸，成為眾多研究者的重要目標。盡管這項研究尚未完全解決穿梭效應問題，但它為科學家們改進熱電池技術提供了強有力的基礎。