中國粉體網(wǎng)訊  在固態(tài)電解質(zhì)的分類中,，有機聚合物電解質(zhì)材料具有較高的柔性，能夠降低固態(tài)電池內(nèi)部阻抗,，但是由于自身強度較低,，在循環(huán)過程中，鋰枝晶容易穿刺導(dǎo)致電池內(nèi)部短路,。無機聚合物電解質(zhì)材料具有較高的強度,，但是由于界面阻抗較大，導(dǎo)致電池循環(huán)末期衰降較快,。將有機無機復(fù)合是一種結(jié)合兩者優(yōu)勢的方法,，能夠?qū)崿F(xiàn)較低的界面阻抗和較高的離子遷移速率。有機無機復(fù)合體系的研究最早是由意大利CROCE發(fā)現(xiàn),。他通過將無機顆粒摻雜入PEO體系中,，實現(xiàn)了離子電導(dǎo)率大幅度的提升，對比純聚合物電解質(zhì)PEO體系,，添加部分納米顆粒到PEO聚合物電解質(zhì)中后,，聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率能夠從10^-8S/cm提升至10^-5S/cm，這一研究為有機無機復(fù)合聚合物電解質(zhì)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ),。

在CROCE的研究工作之后,，眾多研究者將不同的無機材料，包括SiO₂、TiO₂,、Al₂O₃等加入到聚合物電解質(zhì)材料中,，均實現(xiàn)了較好的改性效果,。在無機離子添加過程中,，通常加入的都是圓形的無機納米顆粒，這種無機離子的加入在眾多的研究中均被證實能夠提升復(fù)合電解質(zhì)材料的離子電導(dǎo)率,，從而提升固態(tài)電池的整體性能,。盡管目前對于無機離子的加入導(dǎo)致復(fù)合聚合物電解質(zhì)材料鋰離子擴散加快的機制還有一定的爭議，但是對于加入無機離子獲取高的離子電導(dǎo)率的方法,，眾多研究人員已經(jīng)達成共識,。

在加入納米顆粒用以提升聚合物電解質(zhì)材料離子電導(dǎo)率研究過程中，研究人員不斷開發(fā)出新的改性方法,。有研究者在添加傳統(tǒng)無機納米顆粒的基礎(chǔ)上,，通過無機顆粒表面改性，將無機顆粒與PEO主鏈交聯(lián),，實現(xiàn)了復(fù)合網(wǎng)狀交聯(lián)聚合物電解質(zhì)材料,，該材料在60℃下達到了10^-3S/cm的高離子電導(dǎo)率。

復(fù)合交聯(lián)網(wǎng)狀電解質(zhì)材料示意圖

在傳統(tǒng)球型無機離子添加劑基礎(chǔ)上,，有研究者發(fā)現(xiàn),，與傳統(tǒng)的圓形納米顆粒相比較，添加納米線材料具有更好的改性優(yōu)勢,。當(dāng)使用納米線摻雜的時候,，鋰離子能夠具有更好的遷移通道，可以通過納米線與聚合物電解質(zhì)材料界面進行快速遷移,。在相同的摻雜比例下,，納米線摻雜能夠?qū)崿F(xiàn)在30℃下達到6.05×10^-5S/cm的高離子電導(dǎo)率。

有機無機復(fù)合聚合物電解質(zhì)材料是復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)研究的熱點之一,。除此類材料外,，在復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)材料中，準固態(tài)電解質(zhì)也受到研究者們的關(guān)注,。以無機電解質(zhì)為基體,，與電解液復(fù)合的固態(tài)電解質(zhì)可稱為準固態(tài)電解質(zhì)。準固態(tài)電解質(zhì)本質(zhì)上是無機固態(tài)電解質(zhì)和商業(yè)電解液的復(fù)合,，即通過無機氧化物的特殊形貌,，吸附多的電解液制備而成。對于此類電解質(zhì)材料而言,，構(gòu)建合適的電解質(zhì)骨架以組裝先進的準固態(tài)電解質(zhì)是其關(guān)鍵,。業(yè)界通過控制制備條件、設(shè)計特殊微結(jié)構(gòu)、用有機溶劑調(diào)整固態(tài)電解質(zhì)骨架間的界面等方法設(shè)計了準固態(tài)電解質(zhì)骨架,。近年來,，多孔材料由于其特有的高孔隙率和較大的比表面積等優(yōu)點，包括多孔膜,、二氧化硅,、COF、ZIF-8和MOF在內(nèi)的多孔材料已被用作制備準固態(tài)電池的結(jié)構(gòu)框架,，多孔結(jié)構(gòu)的固態(tài)電解質(zhì)更有利于吸附電解液,，提高離子電導(dǎo)率。

針對固態(tài)電池相關(guān)的技術(shù),、材料,、市場及產(chǎn)業(yè)等方面的問題，中國粉體網(wǎng)將在常州舉辦第四屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會,。為致力于固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)的企業(yè),，科研院校，以及電動車,、儲能,、特種應(yīng)用等終端企業(yè)提供信息交流的平臺，開展產(chǎn),、學(xué),、研合作，共同推動行業(yè)發(fā)展,。屆時,，浙江大學(xué)吳浩斌研究員將作題為《納米限域復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)》的報告。報告將重點介紹他們團隊基于金屬-有機框架等新型功能多孔材料,，設(shè)計制備一系列納米孔限域電解液的固液復(fù)合和準固態(tài)電解質(zhì)材料,，利用孔道結(jié)構(gòu)的功能位點和空間效應(yīng)調(diào)控電解液的離子輸運、局部結(jié)構(gòu)和反應(yīng)活性等物理化學(xué)性質(zhì),，在維持室溫高離子電導(dǎo)率的同時提升鋰離子遷移數(shù),，并成功用于構(gòu)建高能量密度鋰金屬電池。

專家簡介：

吳浩斌,，浙江大學(xué)“百人計劃”研究員,，材料科學(xué)與工程學(xué)院專聘副院長，博士生導(dǎo)師,。2010年本科畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系,，2015年4月于新加坡南洋理工大學(xué)獲得博士學(xué)位，隨后赴美國加州大學(xué)洛杉磯分校從事博士后研究,。2017年7月加入浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,。獲高層次人才引進計劃青年項目、浙江省杰出青年基金資助。主要從事微納米結(jié)構(gòu)及新型功能材料的設(shè)計,、合成及其在電化學(xué)儲能,、催化等能源、環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用研究工作,，重點研究高比能二次電池和含能小分子電催化轉(zhuǎn)化,。近年在Nat. Energy,Science Adv.,Nat.Commun.,Matter, Chem,Adv. Mater.,J. Am. Chem. Soc.,Angew. Chem. Int. Ed.,Energy Environ. Sci.等國際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文超過130篇，被引用超過30000次,，H-index為82,。多次入選科睿唯安全球高被引科學(xué)家,。國際知名材料化學(xué)類期刊Matter和Materials Today Sustainability編委,，Chem青年編委。

參考來源：

趙彬濤.鋰金屬電池固態(tài)電解質(zhì)材料研究進展

郜蒙蒙.多孔無機結(jié)構(gòu)支撐的準固態(tài)電解質(zhì)的構(gòu)筑與性能研究

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）

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