香港大学研究人员开发出无微裂纹聚合物电解质 可在高温下延长锂金属电池使用寿命并提高安全性

盖世汽车讯 近年来，电池在消费者的日常生活中无处不在。然而，目前使用液态电解质和碳质阳极的商业电池技术存在一些缺陷，如安全问题、使用寿命有限以及功率密度不足，尤其是在高温条件下。

然而，人们对能够在极端条件下运行的电池需求越来越大，例如各种工业领域（包括医疗器械消毒、地下勘探和热反应堆）所需的高温条件。这促使研究人员不断寻找既安全又能与锂金属阳极兼容的固体电解质，而锂金属阳极以较高的理论比功率容量著称。

图片来源：香港大学

据外媒报道，香港大学（HKU）机械工程系（Department of Mechanical Engineering）Dong-Myeong Shin教授领导的研究团队开发出新一代锂金属电池，标志着该领域的重大进展。他们的创新重点是无微裂纹聚合物电解质，这些电解质是电池不可或缺的部分，有望在高温条件下延长使用寿命并提高安全性。

该研究结果已发表在期刊《Advanced Science》上，论文题为“Accelerated Selective Li+ Transports Assisted by Microcrack-Free Anionic Network Polymer Membranes for Long Cyclable Lithium Metal Batteries.”

Shin教授团队开发的无微裂纹聚合物电解质是通过简单的一步点击反应合成的，具有抗枝晶生长和不易燃等显著特性，电化学稳定性窗口高达5V，高温下的离子电导率为3.1×10−5 S cm−1。

这些性能的提高归功于无微裂纹膜内的聚硼酸盐阴离子，有助于加速Li+离子的选择性传输并抑制枝晶的形成。最终，这些阴离子网络聚合物膜使锂金属电池能够在高温下作为安全、长循环的储能设备。在100°C下循环450次后，该锂金属电池容量保持率达92.7%，平均库仑效率达99.867%。通常情况下，传统液态电解质锂金属电池在高温下的循环性能小于10次。

该研究团队的这一突破可能为下一代锂电池阴离子聚合物电解质设计的发展铺平道路。该论文的第一作者Jingyi Gao博士表示：“我们相信，这一创新为新型电池化学物质打开了大门，可以彻底改变高温应用的可充电电池，提高安全性和使用寿命。”

Shin教授补充道：“除了在高温环境下的应用，由于过电位低，无微裂纹电解质膜还具有快速充电的潜力。这种能力可以使电动汽车在喝杯咖啡的时间内完成充电，标志着清洁能源未来的重大进展。”