新策略实现固态电解质性能突破，厦大团队破解固态电池产业化短板

电子发烧友网综合报道
近日，厦门大学材料学院彭栋梁、谢清水、王来森课题组在锂离子电池聚合物电解质领域取得重要研究成果，相关内容发表于《Nature Communications》，研究提出盐诱导相分离制备方案，同步解决固态电池界面接触不佳、离子传输速度偏低两大行业核心难题，为储能与动力电池固态化量产提供可行技术路径。
 
液态锂离子电池难以同时兼顾高倍率充放电与长循环寿命，消费电子、新能源车辆电池长期使用后容量持续衰减。固态电池是下一代储能电池主流研发方向，聚合物电解质适配原位聚合工艺，是重点研发品类。
 
现有聚合诱导相分离技术存在明显短板，制备过程需要额外添加深共晶溶剂或离子液体提升离子传导能力，增加材料与加工成本，体系组分复杂。同时该工艺相分离过程无法精准调控，材料形貌、分离程度重现性差，难以规模化生产。
 
厦大团队提出盐诱导相分离新策略，整套原位聚合流程仅使用单一溶剂，无需额外添加助剂。锂盐阴离子和聚合物基体产生络合作用，促使聚碳酸亚乙烯酯从前驱体析出形成相分离结构，成型电解质同时具备稳定结构的机械强度与连续锂离子传输通道，兼顾界面兼容能力与离子传输效率。该电解质离子电导率达0.60mS/cm，锂离子迁移数为0.78，高迁移数可减少电池运行副反应，提升能量利用效率。
 
研究人员以此制备Li|PVC|LiFePO4全电池，30摄氏度、5C充放电倍率条件下，单次满充时长约12分钟，循环4000次后容量保持率仍为90%，实现快充工况下的长效稳定运行，打破高倍率与长循环无法共存的行业瓶颈。该工艺简化原料配比与生产工序，降低辅料相关成本，相分离反应由锂盐自发驱动，批次间材料结构一致性提升，适配储能、车载动力电池批量制造。
 
本次研究由厦大谢清水、彭栋梁、王来森与美国西北大学李坚涛博士联合指导，厦大博士生张世禹为论文第一作者，项目得到国家自然科学基金、中央高校基础研究基金、表界面化学全国重点实验室支持。
 
当前国内固态电池多条技术路线同步推进，聚合物电解质柔性优势适配大型储能设备与车用电池，但量产一致性、离子传导能力始终限制落地速度。本次研究依托结构设计同步解决两大关键短板，全部性能数据经过权威期刊同行评议，制备流程无需特种助剂，具备从中试到量产转化的基础条件。
 
固态电池产业化仍存在材料、工艺层面多重阻碍，界面与离子传导问题是全路线共性痛点。厦大本次研究提供自主可控的聚合物电解质制备方案，后续团队可持续优化量产工艺、拓宽适用温度区间，推动该体系进入储能与动力电池样品实测环节，加速国内新型储能与新能源汽车产业链技术升级。