隨著便攜電子設備和電動汽車等領域對鋰電池能量密度和安全性能要求不斷提高，開發新型鋰離子電池迫在眉睫。鋰金屬電池因其更高的能量密度，有望實現在下一代儲能器件中的應用。然而，傳統的有機液體電解液在高溫下極易揮發且存在燃燒的重大安全隱患，而且液體電解液和鋰金屬之間易于發生副反應，造成鋰枝晶的生長，降低了電池的庫倫效率，因此很難和鋰金屬搭配使用。

 

       針對上述問題，西安交通大學化工學院李明濤副教授、唐偉教授團隊與諾貝爾化學獎獲得者、美國得州大學奧斯汀分校約翰·班寧斯特·古迪納夫（John B Goodenough）教授，聯合報道了一種分層結構的復合凝膠電解質，實現了對傳統有機液體電解液的升級，解決了與鋰金屬匹配性的問題。該復合電解質由改性納米SiO2和升級的凝膠電解質兩部分構成，改性的SiO2顆粒和凝膠電解質具有更好的親和性，升級后的半固態凝膠電解質避免了電解液揮發、泄漏帶來的安全問題，極大提高了電解質的安全性能，并且SiO2和凝膠電解質間的協同作用使該復合凝膠電解質對鋰金屬化學穩定性良好，能夠抑制鋰枝晶的生長。基于上述復合凝膠電解質策略的鋰金屬固態電池的循環性能和庫倫效率都顯著提高。

 

       這項工作展示了一種解決鋰金屬負極與傳統液體電解質之間的界面挑戰的新策略，為液體電解液在鋰金屬固態電池中的應用提供了新方向。

 

       該項研究工作近日以“將傳統有機電解質升級應對下一代鋰金屬電池：一種納米二氧化硅支撐的分級結構凝膠聚合物電解質”（Upgrading Traditional Organic Electrolytes toward Future Lithium Metal Batteries: A Hierarchical Nano-SiO2-Supported Gel Polymer Electrolyte）為題發表于國際能源領域權威期刊《美國化學會能源快報》（ACS Energy Letters，影響因子16.331）。西安交通大學化學工程與技術學院為本文的第一通訊單位，第一作者為課題組碩士研究生楊浦，李明濤副教授、唐偉教授以及古迪納夫教授為共同通訊作者。該工作得到國家自然科學基金，陜西省重點研發計劃等項目的資助，西安交通大學分析測試中心也提供了大量測試表征支持。

 

       論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c00412