中國儲能網(wǎng)訊：日前，南京大學現(xiàn)代工程與應用科學學院設計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)，將其應用在固態(tài)電池中，實現(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)定運行。
隨著大規(guī)模儲能領(lǐng)域的繁榮發(fā)展，傳統(tǒng)基于有機電解液的鋰離子電池已無法滿足市場對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)電池的運行仍需依靠很大的外加壓力，達幾十甚至幾百兆帕，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)電池的實際應用。
南京大學研究人員設計的彈性電解質(zhì)具有高室溫離子電導率、良好的拉伸和壓縮彈性、抗疲勞性、不可燃性和自我修復能力。在電池循環(huán)的過程中，盡管活性物質(zhì)會發(fā)生體積膨脹和收縮，但受益于該電解質(zhì)良好的應變恢復能力和抗疲勞性，它仍可以緊密包裹在活性物質(zhì)周圍，既充當快速離子輸運通道，又緩解了由于電極材料體積變化造成的應力集中問題，保證了固態(tài)電池在無外加壓力長循環(huán)過程中的電化學和界面力學穩(wěn)定性。
為了測量電池的內(nèi)建壓力，研究人員利用薄膜壓力敏感電阻設計并自制了膜式壓力傳感器，測量扣式電池和軟包電池的內(nèi)建壓力，其數(shù)值遠小于常規(guī)施加在固態(tài)電池上的外加壓力。為促進彈性電解質(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。
