5月21日，記者從中國科學院青島生物能源與過程研究所(以下簡稱青島能源所)獲悉，該所固態能源系統技術中心研究團隊利用熔融黏結技術，干法制備出具有出色柔韌性的超薄硫化物固態電解質膜，其優異的力學性能、離子電導率以及應力耗散特性可有效抑制電池內部應力不均導致的機械失效。運用該方法制備出的一體化全固態電池具有優異的界面穩定性、長循環性能。研究成果以“熔融粘結干法制備具有超薄電解質的硫化物全固態電池”為題發表在《先進材料》上。

硫化物固態電解質膜的照片和SEM展示以及SX-CT對應力耗散機制的解析。胡磊制圖

　　青島能源所研究團隊針對全固態電池干法制備過程中各組分分散不均問題，提出低壓力制備的熔融粘結策略。研究人員在粘流態下將低粘度的熱塑性聚酰胺(TPA)與硫化物Li6PS5Cl進行預混，進而熱壓成型，誘導TPA在硫化物顆粒間隙滲透，構建聚合物逾滲網絡，制備出兼具優異的柔韌性、熱塑性、可彎曲性、拉伸性和較高離子電導率的超薄硫化物固態電解質膜。

　　“我們使用同步輻射X射線斷層掃描(SX-CT)，對循環過后的對稱電池進行觀測，發現該超薄膜能夠有效抑制循環過程中因電極體積膨脹帶來的界面分離和電解質碎裂等問題，保持界面穩定。這證明了在固態電解質內部構建完整的聚合物逾滲網絡，不僅有利于其薄層化，更有利于耗散電池運行過程中的不均勻內應力，降低機械失效風險。”青島能源所固態能源系統技術中心研究員崔光磊介紹說。

一體化硫化物全固態電池的長循環性能。胡磊制圖

　　研究團隊以正極和薄層電解質的界面融合為策略，使用純硅負極，制備出一體化全固態電池。該種電池在478次充放電循環后容量保持率大于80%。研究團隊進一步提升該種電池的正極負載量，其能量密度超過370瓦時/千克，可充放電超過1600次，使用壽命超過10000小時。團隊運用該策略制備的高電壓(8.5V)雙極電池和軟包電池，進一步證明其實用價值和產業化潛力，對硫化物全固態電池的商業化具有重要意義，為全固態電池未來科學研究和工藝技術發展提供了有力參考。

　　來源：科技日報　作者：宋迎迎 通訊員 胡磊