上海科技大學(xué)助理教授劉巍4月9日接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示，他們用有序排列的陶瓷納米纖維顯著提高了鋰離子電池安全性和穩(wěn)定性，為高性能全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在國(guó)際頂尖雜志《自然˙能源》上。

劉巍告訴記者，傳統(tǒng)的鋰離子電池使用的是易揮發(fā)、易燃、易爆的有機(jī)液態(tài)電解液，電池使用過熱或不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生電池爆炸的安全隱患。而用固態(tài)電解質(zhì)替代液態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)鋰離子電池，能量密度、熱穩(wěn)定性、使用壽命以及安全性都有了大幅度提升，且在柔性電子設(shè)備、汽車動(dòng)力電池以及電網(wǎng)儲(chǔ)能電池等方面均有顯著優(yōu)勢(shì)。然而，相比于液態(tài)電解質(zhì)，固體電解質(zhì)的電導(dǎo)率較低，限制了全固態(tài)鋰離子電池商業(yè)化的應(yīng)用。

她和斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授崔屹等合作研究發(fā)現(xiàn)，將陶瓷納米纖維摻入固體聚合物電解質(zhì)是提高其電導(dǎo)率的有效方法。納米纖維的表面是鋰離子快速傳導(dǎo)的通道，表面導(dǎo)電率可以和液體電解質(zhì)相媲美。同隨機(jī)分散排列的納米纖維相比，有序排列的納米纖維可以進(jìn)一步將固體聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率提高10倍。原因在于，取向排列的納米纖維避免了無(wú)規(guī)則納米纖維交叉產(chǎn)生的結(jié)點(diǎn)，從而鋰離子可以無(wú)阻礙的在兩個(gè)電極之間傳導(dǎo)。此外，摻入陶瓷納米纖維后，固體聚合物的化學(xué)穩(wěn)定性也獲得大幅提高。