ORNL利用两性离子实现聚合物电解质室温超离子传导，固态电池突破陶瓷与聚合物性能取舍
B910化工消息：6月1日消息，美国橡树岭国家实验室（ORNL）研究人员在聚合物固态电解质领域取得突破：通过在聚合物骨架上精确接枝两性离子（zwitterion），实现了室温下可比肩最佳陶瓷电解质的离子传导率，为固态电池商业化扫除了关键障碍。研究成果发表在Materials Today上。
固态电解质是下一代电池的核心技术方向，可显著提升安全性、耐久性和充电速度。陶瓷电解质离子传导率高但脆性大、难以加工；聚合物电解质柔韧性好但离子传导率低。ORNL团队以聚（二甲氨基乙基丙烯酸酯）为起点，在聚合物骨架上精确调控两性离子功能基团的接枝密度。两性离子是同时带有正电荷和负电荷的中性分子，增加了局部极性但保持大分子整体零电荷。
研究发现，当80%的聚合物单元接枝两性离子后，材料表现出自组织行为——形成通道状结构，为离子提供低阻力传输路径。掺杂锂盐后，这些通道为离子移动提供了高迁移率路径。ORNL化学科学部杰出研究员Tomonori Saito表示，在80%功能化程度下，聚合物电解质的室温离子传导率达到了与最佳陶瓷电解质材料相当的水平。
这项技术不仅适用于固态锂电池，还可拓展至液流电池、燃料电池、电网级储能等依赖高效离子传输的能源技术。研究团队计划进一步探究聚合物超离子传导的基本机制，以指导下一代固态电解质材料的设计。这一突破打破了陶瓷与聚合物电解质之间长达数十年的性能取舍困境，为高能量密度、高安全性的固态电池产业化提供了全新路径。 （来源：Chemical Engineering）
固态电解质是下一代电池的核心技术方向，可显著提升安全性、耐久性和充电速度。陶瓷电解质离子传导率高但脆性大、难以加工；聚合物电解质柔韧性好但离子传导率低。ORNL团队以聚（二甲氨基乙基丙烯酸酯）为起点，在聚合物骨架上精确调控两性离子功能基团的接枝密度。两性离子是同时带有正电荷和负电荷的中性分子，增加了局部极性但保持大分子整体零电荷。
研究发现，当80%的聚合物单元接枝两性离子后，材料表现出自组织行为——形成通道状结构，为离子提供低阻力传输路径。掺杂锂盐后，这些通道为离子移动提供了高迁移率路径。ORNL化学科学部杰出研究员Tomonori Saito表示，在80%功能化程度下，聚合物电解质的室温离子传导率达到了与最佳陶瓷电解质材料相当的水平。
这项技术不仅适用于固态锂电池，还可拓展至液流电池、燃料电池、电网级储能等依赖高效离子传输的能源技术。研究团队计划进一步探究聚合物超离子传导的基本机制，以指导下一代固态电解质材料的设计。这一突破打破了陶瓷与聚合物电解质之间长达数十年的性能取舍困境，为高能量密度、高安全性的固态电池产业化提供了全新路径。 （来源：Chemical Engineering）
