【儀表網 研發快訊】《自然·通訊》(Nature Communications)在線刊發華中科技大學材料學院黃云輝和許恒輝教授研究成果：離子橋聯策略實現高壓聚醚電解質用于準固態電池“Ion bridging enables high-voltage polyether electrolytes for quasi-solid-state batteries”。華中科技大學材料學院、材料成形與模具技術全國重點實驗室為第一完成單位及第一通訊單位，許恒輝教授和黃云輝教授為共同通訊作者。
 

　　聚醚電解質因其優良的鋰鹽解離能力和對鋰金屬負極的高穩定性而備受關注，尤其是在固態和準固態電池領域。然而，由于醚氧官能團在高電壓下的不穩定性，聚醚電解質的氧化電位通常較低(4.2 V)，這使得聚醚電解質難以與三元正極和高壓鈷酸鋰正極匹配，從而限制了其在高比能電池中的應用潛力。為此，研究團隊提出了一種聚醚電解質離子橋聯的新策略，通過鋅離子與醚氧之間的配位作用來穩定醚氧的孤對電子，從而實現了氧化電位超過5 V的聚醚電解質。
 

　　本研究通過構筑鋅離子配位橋聯的聚醚—纖維素雙網絡結構，顯著提升了聚醚電解質的熱穩定性，并形成了良好的正極—電解質界面，從而限制了正極過渡金屬的溶出，提高了循環穩定性。隨后，我們將離子橋聯策略推廣至其他過渡金屬離子，發現氧化電位的提升與過渡金屬與聚合物網絡之間的結合能高度相關，提出可以使用配位強度作為聚醚電解質氧化電位指示符。
 

　　最后，結合電解質添加劑工程，使用安時級別軟包電池驗證了離子橋聯聚合物電解質的應用潛力。在使用離子橋聯電解質的4 Ah石墨||NMC811軟包循環500周后，其容量保持率高達91.7%，同時通過針刺測試，表現出良好的安全性。此外，在高比能鋰離子電池和鋰金屬電池中，離子橋聯電解質也展示出優異的性能。使用該電解質的10 Ah硅碳||NMC811軟包，循環500周后容量保持率達到85.4%；將該電解質應用于18Ah鋰金屬||NMC90軟包電池中，其在C/3電流下其能量密度超過450 Wh/kg，百周期循環容量保持率大于95%。綜上所述，離子橋聯電解質及策略表現出極大的應用潛力。