分子级设计破解固-固界面难题！中科院金属所固态锂电池新突破

电子发烧友网综合报道
近期，中国科学院金属研究所的科研团队近日在固态锂电池领域取得了新突破，相关论文在线发表于国际权威期刊《先进材料》（Advanced Materials）。该工作针对“固-固界面阻抗大、离子传输效率低”这一困扰全固态电池产业化的核心瓶颈，提出了一条全新的材料设计路线，并在实验室层面实现了性能验证。

当前，固态锂电池用固态电解质替代易燃液态电解液，理论上可同时获得更高能量密度和本征安全性，被视为下一代储能技术。

然而电极与电解质之间的固-固接触面积小、界面副反应多，导致界面阻抗高、离子流通效率低，直接拖累功率密度、循环寿命和低温性能，成为商业化卡脖子环节。

中科院金属研究所的科研团队利用聚合物分子可精准剪裁的优势，在同一主链上一步法共价引入两类功能基团，一个是乙氧基（–CH₂CH₂O–）链段，构建连续Li⁺传输通道，提高离子电导率；另一个是短硫链（–S–S–/–Sx–）单元，赋予材料电化学活性，实现可逆氧化还原储能。

由此得到离子传输+离子存储一体化的新型聚合物电解质/电极界面材料，可在分子尺度上与氧化物正极或锂金属负极形成紧密、柔性且电化学稳定的界面层，显著降低界面阻抗。

这种新型方案不仅解决界面阻抗问题，还实现多项性能飞跃。例如基于该材料制备的柔性固态电池可承受20 000次180°反复弯折，容量几乎无衰减；当材料用作复合正极内的聚合物电解质时，正极活性材料占比提升，复合电极级能量密度提高约86%。

实验显示界面电荷转移阻抗降低一个数量级，0 ℃低温容量保持率提升40%以上；安全性上，通过针刺、剪切、弯折等滥用测试，电池无泄漏、无热失控。

技术价值上来说，该方案首次实现“电极-电解质界面”的分子级一体化设计，深化了科研界对“聚合物中离子传输与存储机制”的认知，为后续高性能储能材料研发提供了可复制的设计范式。

从业内同行来看，国际同行认为该策略跳出了传统陶瓷颗粒+粘结剂机械减小间隙的框架，把界面问题前移到分子设计阶段，具有范式意义。国内产业界则指出，一旦放大工艺验证通过，有望直接应用于可穿戴电子、无人机以及车用动力电池的固态化升级。

当前我国在聚合物、石榴石、卤化物三大固态电解质体系均有核心突破，有望主导全球固态电池技术标准制定。

并且随着新技术的不断发布，未来对新能源汽车（提升续航、安全性）、储能电站（延长寿命、降低成本）、可穿戴设备（实现柔性化）等领域形成技术赋能，推动我国新能源产业向高端化升级。