中國粉體網訊 聚合物固態電解質是由極性高的聚合物和金屬理鹽絡合而成，因其具有與電極材料間的反應活性低、質量輕、易加工成膜、生產成本低等優點，被認為是具有應用前景的固體電解質材料。目前研究最多的體系是聚氧化乙烯（PEO）基電解質。該電解質的Li+傳輸主要是利用Li+同PEO鏈上的醚氧基團強烈的絡合-解絡合效應，通過聚合物基體的鏈段運動實現Li+遷移。但是，該聚合物基體易結晶，使得電解質室溫離子電導率低。通過共混、共聚和交聯等方法對PEO基體改性，抑制其基體結晶，增強其鏈段的運動，從而提高電解質的離子電導率。此外，該體系在與高能量密度氧化物正極材料（LiCoO、三元材料等）匹配時容易發生氧化分解，電解質的電化學穩定性差。通過正極表面包覆可以抑制氧化物正極與PEO基體間的副反應，滿足高電壓正極的使用要求。相比PEO體系聚碳酸乙烯酯（PEC）、聚碳酸丙烯酯（PPC）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯腈（PAN）、聚（偏氟乙烯-六氟丙烯）（P（VDF-HFP））、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）具有較高的電化學穩定性，但單純由聚合物與鋰鹽組成的聚合物電解質室溫離子電導率仍較低，僅為10-8-10-6Scm-1，且具有較大的溫度依賴性，遠不能滿足實際的需要。添加無機填料、液體電解質、塑腈及離子液體等得到的復合型電解質體系是提高其離子電導率的有效途徑。
聚合物電解質的離子電導率
與液態電解質不同，固態電解質無法流動或滲透到電極材料的空隙中，導致粒子之間的物理接觸性能較差。由于全固態鋰離子電池中的所有組件都是固態，正極、電解質和負極之間的純物理疊加會產生很多界面，包括正極/電解質、電解質/負極、正極/負極界面和集流體等。這些界面又可進一步分為空隙、通過化學反應或電化學反應形成的界面及晶界等。
聚合物固態電解質在與正、負電極材料匹配時，較大的界面阻抗，不良的界面接觸性能和易于鋰枝晶生長等問題都是限制當前固態電池發展的關鍵因素。目前，如何進一步改善固/固電解質/電極材料間的界面相容性問題是當前亟待解決的重大難題。
針對固態電池相關的技術、材料、市場及產業等方面的問題，中國粉體網將于12月20-21日在常州舉辦第四屆高比能固態電池關鍵材料技術大會。為致力于固態電池技術開發的企業，科研院校，以及電動車、儲能、特種應用等終端企業提供信息交流的平臺，開展產、學、研合作，共同推動行業發展。屆時，浙江工業大學劉育京教授將作題為《聚合物全固態電池功能復合界面的精細化研究》的報告。報告將圍繞聚合物基全固態高比能鋰電池中功能復合界面的微觀構效關系研究，針對界面功能復合結構的形成機理與演變規律等關鍵科學問題，從納米尺度討論并揭示二次電池中功能復合界面作用機制，展示敏感電池材料微觀解析及調控的特色系列研究：1.建立了自組裝單分子層構筑高穩定性鋰陽極界面的普適性方法，首次發現長程有序分子還原電解質的界面催化作用，解決了電解質不可控分解的突出難題。2.發展了敏感高分子及金屬鋰界面納米尺度可視化的表征方法，首次以實驗驗證了近50年的聚合物固態電解質界面結構的理論預測。3.提出了高分子功能復合結構對界面的穩定機制，獲得了最高循環穩定性之一的高比能金屬鋰電池。
專家簡介：
劉育京，浙江工業大學材料科學與工程學院健行特聘教授，教授，博士生導師。本科畢業于浙江大學竺可楨學院，浙江大學高分子材料博士學位。主要研究方向為高比能二次電池功能復合界面的納米尺度結構演變規律與調控機制。以第一作者/（共同）通訊作者身份在Science，Nat.Commun.，Adv.Mater.，Angew.Chem.Int.Ed.，Acc.Chem.Res.，Adv.Funct.Mater.等國際知名學術期刊上發表研究論文，共發表論文80余篇，1篇入選中國百篇最具影響國際學術論文，10篇入選ESI高被引論文，H因子27。主持國家自然科學基金面上項目等項目，曾獲浙江省優秀博士學位論文提名論文獎。2021年主講的《青年科學家“跟著總書記學思維”》之創新思維，被中宣部評為全國優秀理論宣講微視頻。2020年獲第五屆全國高校青年教師教學競賽工科組一等獎（全國前五名），2019年獲浙江省第十一屆高校青年教師教學競賽工科組特等獎第一名。
參考來源：
陳龍等.聚合物固態鋰電池電解質/負極界面
王豐玥等.全固態鋰離子電池固態電解質的研究進展
劉玉龍等.聚氧乙烯基聚合物固態電池的界面研究進展
（中國粉體網編輯整理/文正）
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