固態鋰電池突破 能量密度提升86%
圖為半固態鋰電池生產線。（新華社）
中國科學院金屬研究所科研團隊在固態鋰電池領域取得新突破，為解決固態電池界面阻抗大、離子傳輸效率低的關鍵難題，研發出可彎折2萬次的柔性電池材料P（EO2-S3），不僅提升電池能量密度86%，還為高性能固態電池設計提供新方案。
據央視新聞報導，中國科學院金屬研究所近日宣布，該所科研團隊在固態鋰電池領域取得突破。為解決固態電池介面阻抗大、離子傳輸效率低的關鍵難題，開發出一種分子尺度界面一體化聚合物材料，可用於製作柔性電池，抗彎折能力達2萬次，可顯著提升電池能量密度。相關研究成果已發表於國際學術期刊《Advanced Materials》（先進材料）。
據了解，固態鋰電池因具備高安全性及高能量密度，被視為下一代儲能技術的重要方向。然而，傳統固態電池中，電極與電解質之間的固-固界面接觸不良，導致離子傳輸阻力大、效率低，制約其實際應用。針對這一挑戰，中國科學院金屬研究所的科研團隊在聚合物體系中實現了電極與電解質的界面一體化，以解決界面阻抗及低離子傳輸效率的問題。
中國科學院金屬研究所先進炭及二維材料研究部此前於9月17日在官網指，團隊在聚合物主鏈上共價引入具有離子傳導功能的乙氧基團和具備電化學活性的短硫鏈，製備分子尺度上實現介面一體化的新型聚合物材料P（EO2-S3）。該材料兼具高離子傳輸能力及離子存儲功能。同時，還能在不同電位實現離子傳輸與存儲行為的可控切換。
該單位續指，實驗與理論計算顯示，P（EO2-S3）的電子結構可隨電位發生可逆轉變，實現在不同電位區間離子傳輸與存儲行為的可控切換，為固態電池提供多樣化應用場景。
此外，科研人員強調，基於P（EO2-S3）構建的柔性一體化電池具有優異的抗彎折性能，可承受2萬次反覆彎折。當P（EO2-S3）作為聚合物電解質用於復合正極（如磷酸鐵鋰）時，其正極氧化還原活性可在特定電位下被激活，使正極能量密度提升86%，顯示出在高性能固態電池中的應用潛力。
