由于鈉基雙離子電池(SDIBs)結(jié)合了鈉離子和雙離子電池的綜合優(yōu)勢，具有高工作電壓，環(huán)保以及成本低廉等優(yōu)勢，從而受到廣泛關(guān)注。然而，已有報(bào)道的SDIBs普遍采用傳統(tǒng)的液態(tài)酯類溶劑作電解液，使得電池在高工作電壓下容易發(fā)生分解。此外，傳統(tǒng)液態(tài)電解液體系的溶劑分子與石墨正極易發(fā)生共插層問題，導(dǎo)致石墨正極在循環(huán)過程中發(fā)生剝落。因此基于液態(tài)電解質(zhì)的SDIBs的循環(huán)性能仍有待進(jìn)一步優(yōu)化。
為解決上述問題，唐永炳研究員及團(tuán)隊(duì)成員謝東豪、張苗、吳越等人研發(fā)出一種具有三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)(QSSE)。在高電壓下，該電解質(zhì)比傳統(tǒng)液態(tài)電解液具有更穩(wěn)定的循環(huán)特性，三維聚合物骨架同時(shí)有助于緩解電極材料的體積膨脹應(yīng)力。這種基于QSSE的SDIBs表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，在5C倍率下循環(huán)600次后容量保持率為97.5%，是目前報(bào)道SDIBs中的最佳性能。此外，該電池同時(shí)具有優(yōu)異的柔韌性和寬溫域性能(-20-70°C)，在高性能柔性儲(chǔ)能等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院、廣東省和深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。
圖(a). 由PVDF-HFP和Al2O3納米粒子之間的路易斯酸堿分子間鍵合形成的準(zhǔn)固態(tài)聚合物的3D示意圖;(b)準(zhǔn)固態(tài)電解液和液態(tài)電解液的對(duì)照照片(上)，準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)的光學(xué)照片(下);(c)在平整、折疊和擠壓狀態(tài)下柔性SDIB的循環(huán)曲線;(d)在-20-70°C，基于準(zhǔn)固態(tài)電解液和液態(tài)電解液循環(huán)性能對(duì)比。
