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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽(yáng)系系主任
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科學(xué)家構(gòu)建超離子電導(dǎo)柔性固態(tài)電解質(zhì)
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科學(xué)家構(gòu)建超離子電導(dǎo)柔性固態(tài)電解質(zhì) 2026年01月22日 來(lái)源: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院【字體:大 中 小】語(yǔ)音播報(bào) 固態(tài)電解質(zhì)作為構(gòu)建高安全、高能量密度電池體系的重要材料,展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。其中,復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)已展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),它有望結(jié)合無(wú)機(jī)電解質(zhì)的高離子電導(dǎo)率與聚合物電解質(zhì)優(yōu)異的界面相容性的優(yōu)點(diǎn),因而具有突出的發(fā)展?jié)摿Α?br /> 近日,中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院等提出了一種新型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),成功實(shí)現(xiàn)了離子傳導(dǎo)與機(jī)械柔性的解耦。該電解質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)由垂直排列的LixMyPS3(LiMPS,M為Cd或Mn)納米片層與聚氧化乙烯(PEO)層交替堆疊而成。 研究團(tuán)隊(duì)從自然界生物礦物的精巧結(jié)構(gòu)中汲取靈感,設(shè)計(jì)并構(gòu)筑了一種PA-LiMPS/PEO復(fù)合電解質(zhì)。該設(shè)計(jì)克服了離子在LiMPS納米片沿著平面?zhèn)鬏敽涂缙矫鎮(zhèn)鬏數(shù)母飨虍愋,在?fù)合電解質(zhì)中構(gòu)建了連續(xù)的垂直離子傳輸通道,并以聚合物作為可形變的支撐框架維持該通道的完整性,從而實(shí)現(xiàn)離子傳導(dǎo)能力與機(jī)械柔性之間的解耦。 團(tuán)隊(duì)成功解決了LiMPS納米片內(nèi)鋰離子傳輸?shù)母飨虍愋詥?wèn)題。形成的二維連續(xù)超離子傳導(dǎo)通道,使PA-LiCdPS/PEO的室溫離子電導(dǎo)率比無(wú)序排列的RA-LiCdPS/PEO高出三個(gè)數(shù)量級(jí)。此外,PA-LiCdPS/PEO和PA-LiMnPS/PEO電解質(zhì)都表現(xiàn)出類似聚合物的機(jī)械柔韌性,有利于與電極保持緊密接觸。 研究發(fā)現(xiàn),PA-LiMPS/PEO電解質(zhì)展現(xiàn)出顯著優(yōu)于傳統(tǒng)硫化物電解質(zhì)的空氣穩(wěn)定性,其核心優(yōu)勢(shì)源于LiMPS材料的本征穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)。 該研究成功開(kāi)發(fā)了一種高性能的PA-LiCdPS/PEO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì),其突破性在于解決了傳統(tǒng)固態(tài)電解質(zhì)中離子電導(dǎo)率與機(jī)械柔性不可兼得的核心矛盾。此外,研究進(jìn)一步拓展出具有類似結(jié)構(gòu)的PA-LiMnPS/PEO電解質(zhì)體系,其在保持高離子電導(dǎo)率的同時(shí),更兼具元素可用性優(yōu)勢(shì)、良好的空氣穩(wěn)定性以及無(wú)壓運(yùn)行潛力,展現(xiàn)出突出的實(shí)用化前景。 相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然-納米技術(shù)》(Nature Nanotechnology)上。 論文鏈接 PA-LiMPS/PEO復(fù)合電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 以PA-LiCdPS/PEO為電解質(zhì)的全固態(tài)鋰電池的電化學(xué)性能 |

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