“浦项科技大学开发纳米结构电解质 提高固态电池的离子电导率”

盖西汽车的新闻对电动汽车的诉求越来越高，全固态电池越来越受到关注。 由于锂离子电池有爆炸的风险，全固态电池被视为新一代的电池选项。 但是，固体高分子电解质的离子传导率低，固体硫化物电解质的化学稳定性低，阻碍了电动汽车的普及。 据报道，浦项科技大学( postech )制造了“无死区”的聚合物电解质，加快了离子传输速度，推进了全固态电池的商业化。

(照片来源:浦项科学技术大学)

这个研究小组建立了新的嵌段共聚物电解质( block copolymer electrolyte )，可以通过静电相互作用控制结构。 在一直以来流传的二维形态中，必然存在死区，这些区域的离子迁移率很低。 这项研究从根本上处理了这个问题。

目前，大部分储能系统仍采用锂离子电池。 锂离子电池中，离子通过电解液移动，但电解液具有易燃性，容易导致电池火灾和爆炸。 为了克服这个缺点，全固态电池使用了固态电解质。 聚合物具有弹性，即使在碰撞的情况下，由聚合电解质制成的全固体电池也能保持稳定的性能，不易引起火灾。 另外，与同样尺寸和重量的锂离子电池相比，能量密度高1.5-1.7倍，采用时间也更长。 与锂离子电池相比，全固态电池只有一个电极和电解质，正负极之间没有隔膜。 科学家们通过控制聚合电解质的静电相互作用，制作了纳米结构电解质。

研究人员通过先进的合成方法，合成了一组具有不同静电相互作用强度的聚合物电解质，并通过小角x射线散射截面( saxsprofile )，证实了这些电解质的纳米结构。 此外，韩国科学家首次通过大量的分子动力学模拟，分解了纳米结构中的离子分布。 研究人员通过模拟，检测了几埃(尺度上的电荷分布，确认了这是创造新奇3d低对称形态的关键。

本研究的独特之处在于，低对称性形态常见于双金属化合物材料，对聚合物电解质而言是前所未有的。 另外，通过实验和理论计算，系统地明确了这些纳米结构形成的原因，具有重要的作用。 此外，该研究还首次提出了通过控制聚合物电解质中单位水平的电荷分布来制备电导率比二维形貌高10倍的固体电解质的方法。

研究人员表示，新的纳米结构比典型的二维结构能大幅提高离子传导性。 这为加速全固态电池的商业化，开发安全电池，提供了潜在的路径。