（圖片來源：浦項科技大學）

 

       隨著對電動汽車的需求日益增長，全固態電池日益受到關注。由于鋰離子電池存在易爆風險，全固態電池被視為新一代電池選項。然而，固態聚合物電解質的離子電導率低，固態硫化物電解質的化學穩定性低，阻礙了電動汽車的普及。據外媒報道，浦項科技大學（POSTECH）創建了一種“無死區”聚合物電解質，從而加快離子傳輸速度，推進全固態電池商業化。

 

       該研究團隊創建了一種新型嵌段共聚物電解質（block copolymer electrolyte），可通過靜電相互作用來控制結構。在傳統二維形態中，不可避免地會存在死區（dead zone），這些區域的離子遷移率較低。這項研究從根本上解決了這一問題。

 

       目前，大部分儲能系統仍在使用鋰離子電池。在鋰離子電池中，離子通過電解液移動，而電解液具有易燃性，極易導致電池發生火災或爆炸。為了克服這一缺陷，全固態電池采用固態電解質。聚合物具有彈性，即使在發生碰撞情況下，基于聚合電解質的全固態電池，也能保持穩定性能，不易發生火災。而且，與同等尺寸和重量的鋰離子電池相比，其能量密度要高出1.5-1.7倍，使用時間也更長。與鋰離子電池相比，全固態電池中只有一個電極和電解質，正負極之間沒有隔板。科學家們通過控制聚合電解質的靜電相互作用，創建了一種納米結構電解質。

 

       研究人員通過先進的合成方法，合成了一組具有不同靜電相互作用強度的聚合物電解質，并通過小角X射線散射剖面(SAXS profile)，證實了這些電解質的納米結構。另外，韓國科學家首次通過大量分子動力學模擬，分析了納米結構中的離子分布。研究人員通過模擬，檢測在幾埃（Å）尺度上的電荷分布，并確認這是創建新穎的3D低對稱形態的關鍵。

 

       本研究的獨特之處在于，低對稱性形態在雙金屬化合物材料中很常見，對于聚合物電解質而言，卻是前所未有的。另外，通過實驗和理論計算，系統地確定了這些納米結構形成的原因，具有重要意義。此外，這項研究首次提出了一種方法，通過控制聚合物電解質中Å單位水平的電荷分布，來制備電導率比二維形態高10倍的固體電解質。

 

       研究人員表示，比起典型的二維結構，新納米結構能夠極大提升離子導電性。這為加速全固態電池商業化，開發安全電池，提供了潛在路徑。