NE时代

界面接触一直固态电池面临的一个大难题，尤其固态电池还需要高的能量密度，采用的还是高镍的材料。当前的解决方案是通过外部施加压力，让固体界面发生塑性变形，从而增加接触面积。所以固态电池在使用中也需要施加不小的外部压力。通常在10-30MPa之间。所以这也就是一汽和东方理工大学孙学良院士团队联合发布的这篇论文最大的价值。（IonicElastomerInterfaceforLow-PressureandDurable All-Solid-StateBatteries）。团队开发了一种离子导电弹性体界面（SIBS-LiG3），使高镍全固态电池在仅5MPa的低压下即可实现高容量和长循环（700圈），甚至可在接近零压力的软包环境中稳定运行，从根本上解除了全固态电池使用过程中对外部高压的依赖。具体的方案是，在材料设计方面，采用的是离子弹性体 SIBS-LiG3。基质选用了热塑性弹性体 SIBS（聚苯乙烯-异丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物，日本 Kaneka 商业化产品）。相比于PVDF或PEO，SIBS非极性主链与硫化物电解质化学兼容性更好，且具备橡胶弹性（模量仅29.8 MPa）。导电相引入 LiG3（双三氟甲磺酰亚胺锂LiTFSI + 三乙二醇二甲醚G3的溶剂化离子液体），赋予材料室温离子电导率 0.3 mS cm⁻¹。两者通过3:7的质量比配比完成，兼顾导电性与机械韧性。复合电解质用的是LPSC-SIBS-LiG3。也就是将将离子弹性体与硫化物电解质Li₅.₅PS₄.₅Cl₁.₅（LPSC）复合（质量比95:5），利用SIBS的润滑与桥接作用，实现减少裂纹、保持高电导率、高化学惰性的目的。实测的话，一是界面阻抗改善。在5 MPa下，Ni90-SIBS-LiG3电池的总阻抗（26.6 Ω）显著低于无离子导电相的对照组（38.7 Ω）二是过电位降低：dQ/dV和GITT测试显示，H2/H3相变过电位从90 mV降至30 mV，锂离子传输动力学显著提升；三是应力缓冲：原位应力监测显示，归一化应力变化仅0.19–0.27 MPa mAh⁻¹，证明弹性体有效吸收了电极体积变化产生的机械应力。寿命在1C下可以循环700次，容量保持率约77%（从127.9降至98.1 mAh g⁻¹）。在工艺方面，材料采用二溴甲烷（DBM）溶剂浆料涂覆工艺，与现有锂离子电池的极片涂布技术兼容，无需高温烧结或复杂气相沉积，意味着容易实现工业化。#固态电池#一汽