Durch den Einsatz innovativen Moleküldesigns hat das Team ein neuartiges Funktionsmaterial entwickelt, das einen neuen Weg zur Lösung der zentralen Herausforderungen eines hohen Grenzflächenwiderstands und einer geringen Ionentransporteffizienz bietet, die die Entwicklung von Festkörperbatterien lange Zeit behindert haben. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in der renommierten internationalen Fachzeitschrift veröffentlichtFortschrittliche Materialien.
Festkörper-Lithiumbatterien gelten aufgrund ihrer hohen Sicherheit und Energiedichte weithin als strategische Richtung für die Energiespeicherung der nächsten{1}}Generation. Allerdings führt der feste-feste Kontakt zwischen der Elektrode und dem Elektrolyten in herkömmlichen Festkörperbatterien-zu einem schlechten Grenzflächenkontakt, was zu einem hohen Ionentransportwiderstand und einem geringen Wirkungsgrad führt-ein großer Engpass für kommerzielle Anwendungen.
Um diese Herausforderung zu meistern, wählte das Forschungsteam einen neuartigen Ansatz, indem es die Designflexibilität von Polymermolekülen nutzte. Sie führten auf raffinierte Weise sowohl ionenleitende Ethoxygruppen als auch elektrochemisch aktive kurze Schwefelketten in das Polymergerüst ein. Dadurch entstand ein neues multifunktionales Material, das Leistung erbringtSchnittstellenintegration auf molekularer-Ebene. Dieses Material verfügt nicht nur über eine hohe Ionenleitfähigkeit, sondern kann auch sein Verhalten basierend auf dem Betriebsspannungsfenster intelligent zwischen Ionentransport und elektrochemischer Energiespeicherung umschalten.
Die aus diesem Material gefertigte integrierte flexible Batterie weist eine außergewöhnliche mechanische Robustheit aufüber 20.000 wiederholte Biegezyklenohne Leistungseinbußen. Dadurch eignet es sich hervorragend für anspruchsvolle Anwendungen in der flexiblen und tragbaren Elektronik, beispielsweise rollbare Displays und intelligente Kleidung. Darüber hinaus konnte das Material bei Verwendung als Polymerelektrolyt in einer Verbundkathode erfolgreich die Energiedichte der Kathode erhöhen86%, wodurch die Gesamtleistung der Batterie erheblich verbessert wird.
Diese Forschung unterstreicht nicht nur das große Potenzial dieses neuen Materialdesigns, sondern bietet auch ein neues Forschungsparadigma und eine solide technische Grundlage für die Entwicklung leistungsstarker und sicherer Festkörperbatterien der nächsten-Generation- und markiert damit einen entscheidenden Schritt vorwärts für China auf dem Gebiet der flexiblen Energiespeichertechnologie.
