厦大团队解决固态电池两大难题

实现5C快充下4000次超稳循环，相关成果发表在《自然·通讯》上

东南网7月3日讯（福建日报记者 李珂） 记者近日从厦门大学获悉，该校团队在锂离子电池聚合物电解质研究中取得重要进展。他们巧妙利用“盐诱导相分离”同时解决了固态电池界面接触差和离子传输慢两大难题。基于此策略组装的电池，在5C高倍率（约12分钟充满）下循环4000次后，容量保持率仍高达90%。相关成果发表在《Nature Communications》（《自然·通讯》）上。

据介绍，原位聚合是改善电极与固态电解质界面接触的有效策略，是目前研究聚合物电解质的热门方向。然而，传统的聚合诱导相分离（PIPS）策略通常需要引入深共晶溶剂或离子液体等额外组分来构建快速离子传导路径，不仅增加了材料和加工成本，也使体系组成复杂化。此外，PIPS的相分离过程难以控制，尤其在形貌和相分离程度方面，导致重现性差、规模化受限。这些固有局限性成为制约PIPS基聚合物电解质实际应用的核心挑战。

针对这一难题，厦大团队提出了一种简便的相分离新策略——利用锂盐中的阴离子，在单一溶剂的原位聚合过程中自发诱导出相分离结构。锂盐阴离子与聚合物基体之间发生络合作用，使聚碳酸亚乙烯酯（PVC）从前驱体中析出并分离，这样形成的电解质既有一定的机械强度，又具备高效的离子传输能力。基于此，制备的PVC电解质表现出0.60mS/cm的离子电导率（即锂离子在材料中移动的快慢，数值越高，电池充放电越快）和0.78的高锂离子迁移数（反映锂离子承担总电流的比例，数值越高，副反应越少，能量利用越高效）。组装的Li|PVC|LiFePO_4全电池（由锂金属负极、PVC电解质和磷酸铁锂正极组成的完整电池）在5C倍率和30°C条件下，循环4000次后容量保持率仍达90%。这种在聚合过程中利用盐诱导相分离的结构设计，有效兼顾了界面兼容性和离子传输动力学两个核心问题。

该研究工作在厦大材料学院谢清水教授、彭栋梁教授、王来森副教授和美国西北大学李坚涛博士的指导下完成，厦大材料学院博士生张世禹为第一作者。该工作得到了国家自然科学基金、中国中央高校基础研究基金，以及表界面化学全国重点实验室的支持。