中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：日前，南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院設(shè)計(jì)了一種基于雙單體共聚物和深共晶混合物的彈性電解質(zhì)，將其應(yīng)用在固態(tài)電池中，實(shí)現(xiàn)了在零外加壓力、而僅依靠電池內(nèi)建壓力條件下固態(tài)電池的穩(wěn)定運(yùn)行。
隨著大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的繁榮發(fā)展，傳統(tǒng)基于有機(jī)電解液的鋰離子電池已無(wú)法滿足市場(chǎng)對(duì)高能量密度電池的需求。在這一背景下，固態(tài)電池因其更高的理論能量密度和更好的安全性而受到廣泛關(guān)注。然而，目前固態(tài)電池的運(yùn)行仍需依靠很大的外加壓力，達(dá)幾十甚至幾百兆帕，以保證固態(tài)電極內(nèi)部及其與固態(tài)電解質(zhì)界面的接觸，這大大提高了固態(tài)電池的成本，阻礙了固態(tài)電池的實(shí)際應(yīng)用。
南京大學(xué)研究人員設(shè)計(jì)的彈性電解質(zhì)具有高室溫離子電導(dǎo)率、良好的拉伸和壓縮彈性、抗疲勞性、不可燃性和自我修復(fù)能力。在電池循環(huán)的過(guò)程中，盡管活性物質(zhì)會(huì)發(fā)生體積膨脹和收縮，但受益于該電解質(zhì)良好的應(yīng)變恢復(fù)能力和抗疲勞性，它仍可以緊密包裹在活性物質(zhì)周圍，既充當(dāng)快速離子輸運(yùn)通道，又緩解了由于電極材料體積變化造成的應(yīng)力集中問(wèn)題，保證了固態(tài)電池在無(wú)外加壓力長(zhǎng)循環(huán)過(guò)程中的電化學(xué)和界面力學(xué)穩(wěn)定性。
為了測(cè)量電池的內(nèi)建壓力，研究人員利用薄膜壓力敏感電阻設(shè)計(jì)并自制了膜式壓力傳感器，測(cè)量扣式電池和軟包電池的內(nèi)建壓力，其數(shù)值遠(yuǎn)小于常規(guī)施加在固態(tài)電池上的外加壓力。為促進(jìn)彈性電解質(zhì)在微米硅電極中的滲透，研究人員還在電極中引入了微量的表面活性劑，成功在電極中構(gòu)筑了連續(xù)的離子傳輸通道。相關(guān)工作在《自然·通訊》上在線發(fā)表。
