Genom att använda innovativ molekylär design har teamet utvecklat ett nytt funktionellt material som erbjuder en ny väg för att lösa de viktigaste utmaningarna med hög gränssnittsresistens och låg jontransporteffektivitet, som länge har hindrat utvecklingen av-solid state-batterier. De relaterade forskningsresultaten har publicerats i den prestigefyllda internationella tidskriftenAvancerat material.
Solid-litiumbatterier är allmänt erkända som en strategisk riktning för nästa-generations energilagring på grund av deras höga säkerhet och energitäthet. Den fasta-fasta kontakten mellan elektroden och elektrolyten i konventionella fast-batterier leder dock till dålig gränssnittskontakt, vilket resulterar i hög jontransportmotstånd och låg effektivitet-en stor flaskhals för kommersiell användning.
För att övervinna denna utmaning antog forskargruppen ett nytt tillvägagångssätt genom att utnyttja designflexibiliteten hos polymermolekyler. De introducerade på ett genialiskt sätt både jonledande etoxigrupper och elektrokemiskt aktiva korta svavelkedjor på polymerens ryggrad. Detta skapade ett nytt multifunktionellt material som presterargränssnittsintegrering på molekylär-nivå. Detta material har inte bara hög jonkonduktivitet utan kan också intelligent växla sitt beteende mellan jontransport och elektrokemisk energilagring baserat på driftspänningsfönstret.
Det integrerade flexibla batteriet konstruerat med detta material visar exceptionell mekanisk robusthet, tålamodöver 20 000 upprepade böjcyklerutan prestandaförsämring. Detta gör den mycket lämplig för krävande applikationer inom flexibel och bärbar elektronik, såsom rullbara displayer och smarta kläder. Vidare, när det användes som en polymerelektrolyt i en kompositkatod, ökade materialet framgångsrikt katodens energitäthet till86%, vilket avsevärt förbättrar batteriets totala prestanda.
Den här forskningen belyser inte bara den stora potentialen hos denna nya materialdesign utan ger också ett nytt forskningsparadigm och en solid teknisk grund för att utveckla nästa-generations solid-generations solid state-batterier med hög-prestanda, hög-säkerhet, vilket markerar ett viktigt steg framåt för Kina inom området för flexibel energilagringsteknik.
