来源：DeepTech深科技
日前，深圳大学副研究员马定涛和团队提出一种聚合物电解质设计新策略。
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图|马定涛（来源：马定涛）
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该策略基于多功能介体的桥接，通过将静电纺丝技术与压延工艺加以结合，利用耐热聚合物聚丙烯腈（PAN，polyacrylonitrile）和陶瓷填料 SiO2配制而成的纺丝液，即可将纳米 PAN/SiO2纤维膜进行辊压处理。
这样做不仅可以大幅度降低薄膜厚度，同时致密化的排列结构又赋予纤维膜以更高的机械强度与导热效率。
当采用上述介体来作为聚合物电解质的填充骨架，就能制备得到一种新型聚合物电解质材料，该材料能在-25-80℃ 的宽温域之下工作。
值得注意的是，本次研究还揭示了 PAN 纳米纤维骨架表面的独特阴离子锁定机制。对于电解质内部阳离子来说，这能显著降低它在传输过程中所需克服的空间阻力与能量势垒，从而助力其实现快速、低能耗的迁移。
（来源：Advanced Functional Materials）
结合固态锌电池自身的优势，通过进一步适配高能量密度电极体系来加以集成封装，让这种新型聚合物电解质材料有望用于高功率密度需求的领域，比如用于固定式储能、轨道交通动力回收、以及电网调频等。
此外，其良好的宽温域性能也有望满足极寒、酷热等极端环境的多样化应用需求，比如作为寒冷极地地域、或高温沙漠地区的户外储能设备。
考虑到这种聚合物电解质材料拥有良好的柔性和机械强度，通过与柔性基底材料相结合，就能进一步发展新的柔性固态电池技术，从而用于智能穿戴设备、生物医疗检测等场景。
针对相关论文一位审稿人认为：“本次工作所提出的聚合物电解质设计思路，实现了固态锌电池在离子传输动力学与工作温域的协同显著提Ligthing News升，具备较好的创新性。”
另外两位审稿人也表示：“这项工作为提高 Zn2+ 在固体电解质中的输运能力提供了一条有效途径”“所提出的多功能介质桥连编辑，不仅能提高聚合物电解质的机械强度与界面热导率，还能显著改善 Zn2+ 迁移性能和高温界面的相容性”。
（来源：Advanced Functional Materials）
“科研不是空中楼阁和镜花水月”
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日前，相关论文以《一种面向宽温域、快充固态锌金属电池的超薄、多动力学增强聚合物电解质设计》（A Novel Ultrathin Multiple-Kinetics-Enhanced Polymer Electrolyte Editing Enabled Wide-Temperature Fast-Charging Solid-State Zinc Metal Batteries）为题发在 Advanced Functional MateriaLigthing Newsls [1]。李宜姝是第一作者，马定涛和深圳大学张培新教授担任共同通讯作者。
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已着手研发新型电解质体系
据了解，审稿人在点赞本次工作的同时也提出了一些建议，即本次固态电池的高温性能仍然存在较大的提升空间。
具体来说，尽管该团队成功拓宽了固态锌电池的稳定运行温域。然而无论是低温充放电速度，还是高温循环可逆性，仍然存在较大局限性。
鉴于此，课题组已经着手研发新型电解质体系，目前已经取得一些满意的结果。未来，他们将进一步围绕可规模化生产、低制造成本、高存储性能与多应用场景这四个维度进行持续发力。
另据悉，该团队一直致力于高性能二次（有机/水系/固态）电池技术的研发与应用化。
马定涛表示：“得益于团队带头人张培新教授在校企合作中积累的丰富经验，我们正在积极推动前期成果的落地转化。在学生培养上，已有多位研究生先后获得国家级奖学金，近期还有三篇论文入选了 2023 年深圳市第三届百篇优秀科技学术论文成果集 [2-4]。”
1.Li, Y., Yang, X., He, Y. et al. A Novel Ultrathin Multiple-Kinetics-Enhanced Polymer Electrolyte Editing Enabled Wide-Temperature Fast-Charging Solid-State Zinc Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023, doi: 10.1002/adfm.202307736.
2.Feng, J., Ma, D., Ouyang, K. et al. Multifunctional MXene-Bonded Transport Network Embedded in Polymer Electrolyte Enables High-Rate and Stable Solid-State Zinc Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2022, 32(45), 2207909.
3.Yang, M., Wang, Y., Ma, D. et al. Unlocking the Interfacial Adsorption-Intercalation Pseudocapacitive Storage Limit to Enabling All-Climate, High Energy/Power Density and Durable Zn-Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023, 62(27), e202304400.
4.Chen, Y., Ma, D., Ouyang, K. et al. A Multifunctional Anti-Proton Electrolyte for High-Rate and Super-Stable Aqueous Zn-Vanadium Oxide Battery. Nano-Micro Letters 2022, 14, 154.
运营/排版：何晨龙
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