【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】固態(tài)聚合物電解質(zhì)因其低界面阻抗、出色的電極兼容性及優(yōu)異的機械柔韌性，在實現(xiàn)高能量密度與高安全性鋰金屬電池方面?zhèn)涫荜P注。然而，其室溫離子電導率低、Li?遷移數(shù)有限及機械強度不足等問題，長期制約著固態(tài)電池的實際應用與產(chǎn)業(yè)化進程。為應對這些挑戰(zhàn)，研究者提出了多種解決方案。通過小分子交聯(lián)聚合構建三維網(wǎng)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(xù)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(lián)聚合物網(wǎng)絡”的創(chuàng)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(wǎng)絡，從根本上打破了醚類聚合物在室溫下易結晶的行業(yè)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(xù)且快速的傳輸通道。兩種聚合物網(wǎng)絡通過三維互穿實現(xiàn)功能協(xié)同，最終研發(fā)出的固態(tài)電解質(zhì)，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(chuàng)新結構還促使鋰金屬與電解質(zhì)界面形成 “富有機-富無機雙層固態(tài)電解質(zhì)界面膜(SEI膜)”，在提升界面兼容性的同時，實現(xiàn)了鋰的均勻沉積與剝離，從根源上規(guī)避了鋰枝晶生長帶來的安全隱患?；谠撾娊赓|(zhì)組裝的全電池，在室溫環(huán)境下成功實現(xiàn)超1000次充放電穩(wěn)定循環(huán)，性能表現(xiàn)達到行業(yè)先進水平。此項技術突破不僅為固態(tài)聚合物電解質(zhì)的結構設計與性能優(yōu)化提供了全新思路，更將為我國高安全鋰金屬電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)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(tài)鋰金屬電池的離子傳輸與界面穩(wěn)定性》(Hierarchically Aligned Aramid Nanofiber Aerogel Framework Enhances Ionic Transport and Interfacial Stability of Solid-State Lithium-Metal Batteries)為題發(fā)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(chǎn)教融合創(chuàng)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。