中科院金屬研究所科研團(tuán)隊(duì)近日在固態(tài)電池領(lǐng)域取得重大突破,研發(fā)出一種名為P(EO?-S?)的新型聚合物材料。該材料通過分子級(jí)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電極與電解質(zhì)的一體化,不僅使電池具備2萬次彎折耐久性,更將能量密度提升近86%,為柔性電子設(shè)備和新能源汽車開辟了全新技術(shù)路徑。
傳統(tǒng)固態(tài)電池長(zhǎng)期受制于界面問題:固態(tài)電極與電解質(zhì)接觸不良導(dǎo)致離子傳導(dǎo)受阻,脆性無機(jī)材料更無法滿足柔性需求。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用"雙功能主鏈"設(shè)計(jì),將乙氧基的離子傳導(dǎo)特性與短硫鏈的電化學(xué)活性整合至同一分子結(jié)構(gòu),使材料在分子尺度上實(shí)現(xiàn)電極-電解質(zhì)一體化。這種設(shè)計(jì)將界面阻力轉(zhuǎn)化為離子傳輸助力,室溫下鋰離子電導(dǎo)率達(dá)1.0×10?? S/cm,達(dá)到實(shí)用化標(biāo)準(zhǔn)。
柔性測(cè)試數(shù)據(jù)極具說服力:采用該材料制備的電池經(jīng)2萬次彎折后,容量保持率和循環(huán)壽命均維持穩(wěn)定。這意味著折疊屏手機(jī)可突破電池倉設(shè)計(jì)限制,智能手環(huán)和醫(yī)療監(jiān)測(cè)貼片將實(shí)現(xiàn)更輕薄的形態(tài)。在能量密度方面,復(fù)合正極應(yīng)用使單位體積/重量的儲(chǔ)能能力提升86%,為電動(dòng)汽車突破續(xù)航瓶頸提供了可能。
盡管實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)亮眼,但產(chǎn)業(yè)化仍面臨多重挑戰(zhàn)。大規(guī)模生產(chǎn)需解決涂布工藝一致性、高低溫循環(huán)壽命、材料兼容性等關(guān)鍵問題。從應(yīng)用節(jié)奏看,柔性電子設(shè)備可能率先受益——這類產(chǎn)品對(duì)能量密度要求相對(duì)較低,但迫切需要安全可靠的柔性電源。而車用電池需通過極端環(huán)境測(cè)試和十年以上壽命驗(yàn)證,預(yù)計(jì)2030年前后才能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。
這項(xiàng)突破標(biāo)志著電池技術(shù)從"功能疊加"向"材料原生集成"的范式轉(zhuǎn)變。通過分子工程將導(dǎo)電性、電化學(xué)活性等特性直接植入材料基因,避免了傳統(tǒng)方案中"打補(bǔ)丁"式的界面優(yōu)化。這種創(chuàng)新路徑不僅解決了固態(tài)電池的界面頑疾,更為下一代儲(chǔ)能技術(shù)指明了方向。











