新材料讓鋰金屬電池實現超長循環壽命

　　在新能源材料領域，如何實現更高能量密度、更安全、更持久的鋰金屬電池，一直是科研界的一大難題。記者9月6日從云南大學獲悉，該校材料與能源學院的郭洪教授團隊設計了一種新型酰氨基功能化聚合物電解質，為鋰金屬電池的長壽命運行提供了有力保障。相關成果發表在國際期刊《能源與環境科學》上。

　　在能源存儲技術日新月異的今天，鋰金屬電池因其高能量密度和潛在的安全性提升，被視為未來電池技術的重要方向，其中固態電解質性能的優化尤為關鍵。傳統聚合物電解質雖然具有界面接觸性好、工業化生產潛力大等優點，但在實際應用中卻面臨著機械性能不足、鋰離子（Li+）傳輸效率低、電極或電解質界面穩定性差等挑戰。這些問題嚴重制約了鋰金屬電池的性能和壽命。

　　酰氨基功能化材料設計示意圖。受訪者供圖

　　針對這些挑戰，郭洪教授團隊提出了創新的分子設計策略，通過引入豐富的酰氨基位點，構建了一個獨特的分層超分子網絡，巧妙結合了永久化學交聯和可逆氫鍵，使聚合物電解質在保持高度機械強度的同時，具備了優異的柔韌性。更重要的是，酰氨基位點的引入為鋰離子提供了快速且可逆的傳輸通道，顯著提升了電解質的離子傳導性能。此外，整個聚合物基質的預去溶劑化效應也進一步促進了鋰離子的傳輸效率，使其在電解質中的遷移更加迅速和均勻。

　　除了優異的傳輸性能，這種新型聚合物電解質還能夠在電極表面形成穩定的界面層，有效防止了鋰枝晶的生成和界面副反應的發生。鋰枝晶是鋰金屬電池中常見的問題，它們不僅會導致電池短路，還會加速電池的老化過程。因此，這種雙重強化的界面穩定性對于提高電池的安全性和循環壽命至關重要。

　　實驗結果顯示，采用這種新型電解質的鋰金屬電池，在循環測試中展現出了驚人的耐久性。在完整充放電情況下，磷酸鐵鋰正極搭配鋰金屬負極的電池經過850次循環后，容量保持率仍高達96.5%；而鈷酸鋰正極的電池則在300次循環后保持了96.8%的容量。

　　據了解，這一新成果是對固態電解質設計的一次重大創新，證明其在實際應用中的巨大潛力，為解決鋰金屬電池面臨的諸多挑戰提供了新思路，也為未來開發更高性能、更長壽命的固態電池奠定了堅實的理論基礎和材料基礎，在電動汽車、儲能系統等領域具有廣闊的應用前景。