近日,融捷能源在固態鋰金屬電池電解質材料領域的研究取得重要進展,相關成果發表于國際知名期刊《ACS Applied Energy Materials》。該研究以融捷能源作為第一完成單位,在王萬勝博士的帶領下,由趙婷博士(在站博士后,論文第一作者兼通訊作者)、陶柱晨博士等組成的核心研發團隊,聯合華南理工大學熊訓輝教授共同完成。圍繞這一核心結構設計、關鍵材料配方及制備工藝,我司已提交并獲受理多項國家發明專利,標志著公司在固態電池核心材料領域的研發實力獲得國際學術認可與知識產權保護雙重加持。

作為下一代儲能系統的核心候選技術,固態鋰金屬電池憑借遠超傳統鋰離子電池的能量密度和無液態電解質泄漏、燃燒的安全優勢,一直是行業研發焦點。然而,傳統聚醚基聚合物電解質(如PEO)室溫離子電導率不足,難以滿足實際應用需求;含氟聚合物雖能提升電化學穩定性,卻因鏈段運動受限導致離子傳輸效率低下,這些瓶頸長期制約著聚合物固態電池的性能突破。
針對這一難題,融捷能源研發團隊獨辟蹊徑,創新性地將低共熔溶劑(DES)的高離子傳輸特性與帶醚鍵的含氟聚合物的優異機械性能、化學穩定性相結合,通過原位紫外引發自由基聚合技術,構建出具有“雙連續相分離結構”的DES基聚合物電解質(DES-PEEs)。該結構由相互貫穿、各自連續的兩套網絡組成。一套是富含DES的“離子高速公路”,專司鋰離子的快速傳輸;另一套是由氟化彈性體構成的“力學骨架”,為整個電解質提供柔韌的機械支撐和尺寸穩定性。兩套網絡在三維空間上彼此交織、互不干擾,從根本上解決了“離子電導率”與“機械性能”難以兼顧的行業痛點。

實驗數據顯示,優化后的HM30型DES-PEEs電解質性能表現突出:室溫下離子電導率高達1.65mS cm?1,是傳統PEO基電解質的數倍;鋰離子遷移數達到0.75,有效減少離子傳輸損耗;電化學穩定窗口拓展至4.94V(vs Li?/Li),可適配高壓正極材料。在界面穩定性測試中,采用該電解質制備的Li||Li對稱電池表現出優異的長期循環穩定性,展現出卓越的鋰枝晶抑制能力與界面兼容性。
將其應用于全電池體系后,鋰金屬固態電池在全工況下均展現出優異的電化學性能:在低倍率長循環中,電池表現出卓越的容量保持能力與極高的庫侖效率,循環穩定性突出;即使在高倍率充放電條件下,電池仍能維持穩定的放電平臺與良好的容量保持率,展現出優異的功率特性與實用化潛力。這充分證明了該電解質體系具備滿足實際儲能應用要求的綜合性能。
此次DES-PEEs固態電解質技術的突破,不僅體現了融捷能源在固態電池材料領域的底層研發實力,更為固態鋰電池的產業化提供了關鍵技術支撐。未來,融捷能源將持續深耕新能源材料與儲能技術研發,推動更多前沿科研成果轉化落地,為全球零碳能源轉型與高效儲能發展貢獻力量。
期刊論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.5c03166



