化學所開發原位界面固化技術

2020 年5 月27 日，中國科學院化學研究所的研究人員，提出了一種優化的混合固液電解質結構設計策略，開發出凝膠聚合物原位界面固化技術，解決了鋰—硫（硒）電池正極電化學活性和循環穩定性間的平衡問題。

研究人員將鋰離子電池中常用的鋰鹽六氟磷酸鋰引入到商品化的隔膜表面，并將改性后的復合隔膜用于構筑準固態鋰—硫（硒）電池。通過在電解質—正極界面上利用六氟磷酸鋰原位引發陽離子聚合，誘導常規醚類液體電解質發生梯度固化，使正極表面生成凝膠聚合物電解質阻擋層，同時在正極內部保留適量的液體電解質。上述電解質結構既可以保證正極內部放電產物的適度溶解，提高正極活性材料的利用率，又能夠防止可溶性多硫化物自正極不可逆損失，確保電化學反應的穩定性。

電池測試結果表明，這種優化的復合電解質使鋰—硫（硒）電池在不犧牲自身容量的前提下可實現更長的循環壽命。鋰—硫單體電池在0.5C 電流密度下可以發揮出接近1000mAh/g 的可逆比容量，100%DOD 循環壽命超過500 圈。基于此電解質的鋰—硫軟包電池，可在8mg/cm2 的高面負載量下穩定循環，顯示出良好的產業化應用潛力。該研究提出的原位界面固化技術為下一代可充鋰電池的電解質結構優化設計提供了新的思路。