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DGIST的三層固體聚合物電解質(zhì)電池提高了安全性、效率和耐用性，解決了枝晶問題，同時在1000次循環(huán)后保持了87.9%的性能。 它有望應(yīng)用于包括電動汽車和儲能系統(tǒng)在內(nèi)的多種領(lǐng)域。

傳統(tǒng)的固體聚合物電解質(zhì)電池因結(jié)構(gòu)限制而面臨挑戰(zhàn)，這些限制阻礙了電極之間的最佳接觸。 這些局限性未能解決"枝晶"問題--在反復(fù)充電和放電循環(huán)過程中出現(xiàn)的樹枝狀鋰形成。 樹枝狀突起具有嚴重的安全隱患，因為它們的不規(guī)則生長會損壞電池連接，導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。

因此，研究團隊開發(fā)了一種三層結(jié)構(gòu)的電解質(zhì)來解決這些問題。 每一層都有不同的功能，大大提高了電池的安全性和效率。 這種電解液采用了"十溴二苯乙烷（DBDPE）"來防止起火，采用了"沸石"來增強電解液的強度，還采用了高濃度的鋰鹽"雙（三氟甲烷磺酰）亞胺鋰（LiTFSI）"來促進鋰離子的快速移動。

這種三層固體電解質(zhì)的特點是中間層堅固，可增強電池的機械強度，而柔軟的外表面則可確保電極接觸良好，便于鋰離子移動。 這樣就能加快鋰離子的移動速度，提高能量傳輸率，并有效防止枝晶的形成。

實驗結(jié)果表明，研究團隊開發(fā)的電池在經(jīng)過 1000 次充放電循環(huán)后，仍能保持約 87.9% 的性能，與通常只能保持 70-80% 性能的傳統(tǒng)電池相比，耐用性顯著提高。 它還能在火災(zāi)中自熄滅，從而大大降低了火災(zāi)風(fēng)險。 這種電池預(yù)計將適用于從智能手機和可穿戴設(shè)備等小型設(shè)備到電動汽車和大型儲能系統(tǒng)等各個領(lǐng)域。

金博士表示："預(yù)計這項研究將為使用[固體聚合物]電解質(zhì)的鋰金屬電池的商業(yè)化做出重大貢獻，同時提高[能源]存儲設(shè)備的穩(wěn)定性和效率。"

DOI: 10.1002/smll.202406200

編譯自/scitechdaily