【儀表網 研發快訊】固態聚合物電解質因其低界面阻抗、出色的電極兼容性及優異的機械柔韌性，在實現高能量密度與高安全性鋰金屬電池方面備受關注。然而，其室溫離子電導率低、Li?遷移數有限及機械強度不足等問題，長期制約著固態電池的實際應用與產業化進程。為應對這些挑戰，研究者提出了多種解決方案。通過小分子交聯聚合構建三維網絡結構，已被證實能有效提升鏈段自由度，促進高效離子傳輸。此外，垂直取向的一維/二維功能性填料通過建立連續離子傳輸通道，能降低離子擴散阻力并增強聚合物基體機械強度。然而，受限于不同材料的特性差異，填料選擇與結構構筑始終面臨難以突破的技術瓶頸。
近日，西安交通大學化學學院高國新副教授團隊成功攻克這一難題，提出“多層級孔道納米芳綸支撐雙交聯聚合物網絡”的創新策略。團隊通過小分子單體共聚，構建出以短醚鏈為側鏈的聚合物網絡，從根本上打破了醚類聚合物在室溫下易結晶的行業困境；同時，借助氫鍵自組裝技術，打造出具有多層級孔道的芳綸納米纖維氣凝膠——該特殊結構不僅能有效錨定陰離子基團、抑制電池極化，還能為Li?開辟連續且快速的傳輸通道。兩種聚合物網絡通過三維互穿實現功能協同，最終研發出的固態電解質，室溫離子電導率成功達到10?? S cm?¹的關鍵技術指標。更值得關注的是，這種創新結構還促使鋰金屬與電解質界面形成 “富有機-富無機雙層固態電解質界面膜(SEI膜)”，在提升界面兼容性的同時，實現了鋰的均勻沉積與剝離，從根源上規避了鋰枝晶生長帶來的安全隱患。基于該電解質組裝的全電池，在室溫環境下成功實現超1000次充放電穩定循環，性能表現達到行業先進水平。此項技術突破不僅為固態聚合物電解質的結構設計與性能優化提供了全新思路，更將為我國高安全鋰金屬電池的產業化發展注入強勁動力，推動新能源儲能領域技術革新。
目前，該研究成果以《具有多層陣列結構的芳綸納米纖維氣凝膠骨架增強固態鋰金屬電池的離子傳輸與界面穩定性》(Hierarchically Aligned Aramid Nanofiber Aerogel Framework Enhances Ionic Transport and Interfacial Stability of Solid-State Lithium-Metal Batteries)為題發表在《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)上。西安交大博士生答欣宇為本文的第一作者，高國新副教授、郗凱教授及丁書江教授共同擔任通訊作者。
該工作得到了國家自然科學基金、陜西省自然科學基金等項目的資助。研究的開展得到了西安交通大學國家儲能技術產教融合創新平臺的幫助。論文的表征分析得到了西安交通大學分析測試共享中心的支持。
所有評論僅代表網友意見，與本站立場無關。