近日，电工研究所马衍伟研究团队在高性能固态电解质界面设计方面取得新进展。
聚偏二氟乙烯聚合物与石榴石填料组成的有机-无机复合固体电解质，在高能量固态锂金属电池领域具有巨大应用前景。然而，对空气敏感的石榴石容易形成离子电导率差的高碱性残留物，会降低电解质的离子电导率，并导致锂离子电池高电压正极材料不稳定。
本研究通过在去除残碱的石榴石表面上沉积10nm聚多巴胺涂层，增加石榴石电解质在空气中的稳定性。石榴石的镧原子和聚多巴胺的氨基之间存在大量的金属-氮化学键，导致锂离子在异质界面上的吸附更强，激活了石榴石-聚多巴胺界面的电荷分布，形成了一种粒子间锂离子快速传导机制。制备的复合固态电解质呈现出较高的锂转移数约0.60、高室温锂离子传导率1.52*10-4 S/cm和高截止上限电压4.6 V，以支持全固态高电压钴酸锂（Li-LiCoO2）电池的稳定运行。本研究为设计高性能全固态锂金属电池提供了新的途径。
相关研究成果发表在《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）上。 研究工作由中科院电工所与化学所等单位合作完成，得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金、中科院电工所科研基金、中科院青年促进会的支持。
复合固体电解质设计合成示意图、形貌结构表征图、理论计算示意图