中科院電工所：高性能固態電解質研究取得新進展

近日，電工研究所馬衍偉研究團隊在高性能固態電解質界面設計方面取得新進展。

聚偏二氟乙烯聚合物與石榴石填料組成的有機-無機復合固體電解質，在高能量固態鋰金屬電池領域具有巨大應用前景。然而，對空氣敏感的石榴石容易形成離子電導率差的高堿性殘留物，會降低電解質的離子電導率，并導致鋰離子電池高電壓正極材料不穩定。

本研究通過在去除殘堿的石榴石表面上沉積10nm聚多巴胺涂層，增加石榴石電解質在空氣中的穩定性。石榴石的鑭原子和聚多巴胺的氨基之間存在大量的金屬-氮化學鍵，導致鋰離子在異質界面上的吸附更強，激活了石榴石-聚多巴胺界面的電荷分布，形成了一種粒子間鋰離子快速傳導機制。制備的復合固態電解質呈現出較高的鋰轉移數約0.60、高室溫鋰離子傳導率1.52*10^-4S/cm和高截止上限電壓4.6V，以支持全固態高電壓鈷酸鋰（Li-LiCoO₂）電池的穩定運行。本研究為設計高性能全固態鋰金屬電池提供了新的途徑。

復合固體電解質設計合成示意圖、形貌結構表征圖、理論計算示意圖

相關研究成果發表在《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）上。研究工作由中科院電工所與化學所等單位合作完成，得到國家自然科學基金、山東省自然科學基金、中科院電工所科研基金、中科院青年促進會的支持。

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