固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)域迎來重要進(jìn)展，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的研究團(tuán)隊(duì)在高比能全固態(tài)電池關(guān)鍵電解質(zhì)材料研究方面取得突破。該團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)新方法，有效提升了固態(tài)電池的綜合性能，為這一具有廣闊前景的新能源技術(shù)邁向?qū)嵱没~出關(guān)鍵一步。

研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的新型復(fù)合凝膠電解質(zhì)，在電池性能測試中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用該電解質(zhì)的全固態(tài)電池在1C倍率下經(jīng)過350次充放電循環(huán)后，容量保持率達(dá)到84.15%。更引人注目的是，基于這種電解質(zhì)的鋰/鋰對稱電池能夠穩(wěn)定運(yùn)行超過2500小時(shí)，充分證明了其優(yōu)異的導(dǎo)鋰能力、界面穩(wěn)定性以及抑制鋰枝晶形成的能力。這項(xiàng)研究成果已發(fā)表在國際權(quán)威期刊《膠體與界面科學(xué)》上，該期刊在材料科學(xué)和電化學(xué)領(lǐng)域具有重要影響力。

傳統(tǒng)固態(tài)電池發(fā)展面臨的主要障礙之一是電解質(zhì)與電極之間的界面問題。與液態(tài)電解液能夠充分浸潤電極不同，固態(tài)電解質(zhì)與電極的固體-固體接觸容易導(dǎo)致接觸不良、阻抗增加和鋰離子傳輸受阻。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用反鈣鈦礦結(jié)構(gòu)無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)Li?OCl與PVDF聚合物復(fù)合的方案，通過原位化學(xué)重構(gòu)方法，使無機(jī)材料主動(dòng)誘導(dǎo)聚合物發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，在有機(jī)/無機(jī)界面構(gòu)建出高效的鋰離子傳輸通道。

具體而言，Li?OCl表面的氧原子在60℃熱處理過程中能夠誘導(dǎo)PVDF發(fā)生脫氟化氫反應(yīng)，在聚合物鏈段中形成不飽和碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)。這種化學(xué)相互作用顯著增強(qiáng)了界面結(jié)合力，使原本松散的有機(jī)/無機(jī)界面轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)、低阻力的鋰離子傳輸路徑。實(shí)驗(yàn)表明，優(yōu)化后的復(fù)合電解質(zhì)（CGE40-Li?OCl）在30℃下離子電導(dǎo)率達(dá)到2.73×10?? S/cm，鋰離子遷移數(shù)高達(dá)0.90，電化學(xué)穩(wěn)定窗口超過4.78V。

在完整電池測試中，采用CGE40-Li?OCl電解質(zhì)的鋰金屬/NCA三元固態(tài)電池表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。與對照組相比，該電池在350次循環(huán)后容量保持率提升超過12個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到84.15%。對循環(huán)后的電極材料分析顯示，使用新型電解質(zhì)的電池中NCA正極顆粒保持完整，而對照組出現(xiàn)明顯破碎和結(jié)構(gòu)退化。研究還證實(shí)，這種電解質(zhì)不僅適用于鋰金屬負(fù)極，在預(yù)鋰化硬碳/NCA電池體系中同樣表現(xiàn)出良好的性能，1C倍率下循環(huán)300次后容量保持率約80%。

該研究團(tuán)隊(duì)長期致力于高比能電池關(guān)鍵材料研發(fā)。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人擁有武漢大學(xué)電化學(xué)專業(yè)博士學(xué)位，并在德國波茨坦大學(xué)完成博士后研究。自2004年加入中科院大連化學(xué)物理研究所以來，她帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在鋰硫電池、全固態(tài)鋰電池等領(lǐng)域取得多項(xiàng)重要成果，包括研制出國內(nèi)首套12kWh鋰硫電池組和27kWh鋰硫電池組，并成功應(yīng)用于高空無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)。這項(xiàng)最新研究為固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展提供了新的材料設(shè)計(jì)思路，通過精細(xì)調(diào)控界面化學(xué)過程，有望推動(dòng)固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室研究向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用加速邁進(jìn)。