臺大化學(xué)所劉如熹特聘教授團(tuán)隊(duì) 富陶瓷複合電解質(zhì)：高性能鋰金屬電池向固態(tài)電解質(zhì)典範(fàn)轉(zhuǎn)移概述

固態(tài)鋰離子電池的發(fā)展已成為全球能源儲存技術(shù)的重要目標(biāo)，目標(biāo)是在2030年前實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。其中，開發(fā)薄且堅(jiān)固的固態(tài)電解質(zhì)是關(guān)鍵，因?yàn)樗仨氃诓挥绊憴C(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性的情況下具備足夠的薄度。然而，當(dāng)前使用的薄型固態(tài)電解質(zhì)大多以高分子材料為主，未來的工業(yè)生產(chǎn)可能面臨機(jī)械強(qiáng)度降低、鋰枝晶滲透和安全性降低等問題。

目前，以陶瓷為填料的高分子電解質(zhì)(polymer-in-ceramic; PIC)可以有效解決這些問題。將無機(jī)陶瓷添加到高分子材料中，能夠抑制鋰枝晶的生長並提高電解質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度。這種複合材料是實(shí)現(xiàn)固態(tài)鋰離子電池工業(yè)化的一條有效途徑。這樣的電解質(zhì)不僅可以提升電池的性能，還能增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度和安全性。

這種複合材料的特性依賴於填料的性質(zhì)、形態(tài)和濃度。根據(jù)填料的濃度不同，電解質(zhì)分為陶瓷高分子(ceramic-in-polymer; CIP，陶瓷含量低於50%)和高分子陶瓷(polymer-in-ceramic; PIC，陶瓷含量超過50%)。近年來，許多研究集中於陶瓷高分子電解質(zhì)的進(jìn)展及其界面工程。

近日，本?；瘜W(xué)所、前瞻綠色材料高值化研究中心與重點(diǎn)科技研究學(xué)院劉如熹教授及其團(tuán)隊(duì)在國際頂尖期刊Advanced Energy Materials上發(fā)表了一篇綜述文章，探討複合式電解質(zhì)的開發(fā)及其在解決下一代固態(tài)鋰金屬電池挑戰(zhàn)中的應(yīng)用。文章指出，PIC電解質(zhì)在保留主要鋰離子傳導(dǎo)通道方面比CIP更有潛力，並詳細(xì)說明PIC電解質(zhì)的最新研究進(jìn)展、離子傳導(dǎo)機(jī)制及製備方法。此外，還討論改善電極與電解質(zhì)界面的策略，展望未來基於PIC的電解質(zhì)發(fā)展方向。

這項(xiàng)研究於2024年8月22日發(fā)表在Advanced Energy Materials期刊上：https://doi.org/10.1002/aenm.202402402。