電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報道
近期，中國科學(xué)院金屬研究所的科研團(tuán)隊近日在固態(tài)鋰電池領(lǐng)域取得了新突破，相關(guān)論文在線發(fā)表于國際權(quán)威期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）。該工作針對“固-固界面阻抗大、離子傳輸效率低”這一困擾全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的核心瓶頸，提出了一條全新的材料設(shè)計路線，并在實驗室層面實現(xiàn)了性能驗證。

當(dāng)前，固態(tài)鋰電池用固態(tài)電解質(zhì)替代易燃液態(tài)電解液，理論上可同時獲得更高能量密度和本征安全性，被視為下一代儲能技術(shù)。

然而電極與電解質(zhì)之間的固-固接觸面積小、界面副反應(yīng)多，導(dǎo)致界面阻抗高、離子流通效率低，直接拖累功率密度、循環(huán)壽命和低溫性能，成為商業(yè)化卡脖子環(huán)節(jié)。

中科院金屬研究所的科研團(tuán)隊利用聚合物分子可精準(zhǔn)剪裁的優(yōu)勢，在同一主鏈上一步法共價引入兩類功能基團(tuán)，一個是乙氧基（–CH?CH?O–）鏈段，構(gòu)建連續(xù)Li?傳輸通道，提高離子電導(dǎo)率；另一個是短硫鏈（–S–S–/–Sx–）單元，賦予材料電化學(xué)活性，實現(xiàn)可逆氧化還原儲能。

由此得到離子傳輸+離子存儲一體化的新型聚合物電解質(zhì)/電極界面材料，可在分子尺度上與氧化物正極或鋰金屬負(fù)極形成緊密、柔性且電化學(xué)穩(wěn)定的界面層，顯著降低界面阻抗。

這種新型方案不僅解決界面阻抗問題，還實現(xiàn)多項性能飛躍。例如基于該材料制備的柔性固態(tài)電池可承受20 000次180°反復(fù)彎折，容量幾乎無衰減；當(dāng)材料用作復(fù)合正極內(nèi)的聚合物電解質(zhì)時，正極活性材料占比提升，復(fù)合電極級能量密度提高約86%。

實驗顯示界面電荷轉(zhuǎn)移阻抗降低一個數(shù)量級，0 ℃低溫容量保持率提升40%以上；安全性上，通過針刺、剪切、彎折等濫用測試，電池?zé)o泄漏、無熱失控。

技術(shù)價值上來說，該方案首次實現(xiàn)“電極-電解質(zhì)界面”的分子級一體化設(shè)計，深化了科研界對“聚合物中離子傳輸與存儲機(jī)制”的認(rèn)知，為后續(xù)高性能儲能材料研發(fā)提供了可復(fù)制的設(shè)計范式。

從業(yè)內(nèi)同行來看，國際同行認(rèn)為該策略跳出了傳統(tǒng)陶瓷顆粒+粘結(jié)劑機(jī)械減小間隙的框架，把界面問題前移到分子設(shè)計階段，具有范式意義。國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界則指出，一旦放大工藝驗證通過，有望直接應(yīng)用于可穿戴電子、無人機(jī)以及車用動力電池的固態(tài)化升級。

當(dāng)前我國在聚合物、石榴石、鹵化物三大固態(tài)電解質(zhì)體系均有核心突破，有望主導(dǎo)全球固態(tài)電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定。

并且隨著新技術(shù)的不斷發(fā)布，未來對新能源汽車（提升續(xù)航、安全性）、儲能電站（延長壽命、降低成本）、可穿戴設(shè)備（實現(xiàn)柔性化）等領(lǐng)域形成技術(shù)賦能，推動我國新能源產(chǎn)業(yè)向高端化升級。