东华大学：双层异质结构固体电解质

近日，东华大学的时秋伟，王宏志教授在锂电能源开发领域取得重要科研成果，并于国际著名期刊《Advanced Energy Materials》上发表了学术论文。他们设计了一种双层异质结构固态电解质，能够快速形成电化学稳定界面，有助于高能量密度、高安全性的金属锂电池的开发。

固态电解质，通常由聚合物基体、锂盐和无机陶瓷电解质粉体组成，在提升电池能量密度，延长使用寿命，提升锂离子电池的安全性能有很大的潜力。此次研究中，科学家们将双复合概念的应用到固态电解质的设计，他们以锂离子导电石榴石纳米（Li_6.75La₃Zr_1.75Nb_0.25O₁₂）/聚偏氟六氟丙烯（PVDF-HFP）为增韧基体，以改性金属有机骨架粒子/聚氧乙烯/PVDF-HFP作为界面凝胶制备了双层异质结构固体电解质。

在室温下，这种双层异质结构固体电解质的积分离子电导率达到2.0×10^-4Scm^-1。而且，能够迅速形成具有稳定化学/电化学的界面，同时其坚固的无机屏蔽层和基体可以很好地抑制锂枝晶生长，在0.25 mA cm^-2下，实现了1700 h以上的稳定镀锂/剥离。

另外，实验结果证明，使用这种双层异质结构固体电解质的固态电池在环境温度（25 °C）下具有良好的电池性能（有效的容量输出和循环稳定性），不仅如此，固态电池在用钉子击打、燃烧、浸入水中和在液氮中冷冻等一系列极端环境/条件的应用测试中，仍表现出相当大的灵活性和优异的耐久性。

因此，这项研究开发了一种具有良好的继续性能和高安全性固态电解质，有助于提升高能、安全、自适应锂电池的界面稳定性。

参考文献：Jianqi Sun, et al, Facilitating Interfacial Stability Via Bilayer Heterostructure Solid Electrolyte Toward High-energy, Safe and Adaptable Lithium Batteries, Adv. Energy Mater. 2020，DOI: 10.1002/aenm.202000709