2020 年5 月27 日，中國科學(xué)院化學(xué)研究所的研究人員，提出了一種優(yōu)化的混合固液電解質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計策略，開發(fā)出凝膠聚合物原位界面固化技術(shù)，解決了鋰—硫（硒）電池正極電化學(xué)活性和循環(huán)穩(wěn)定性間的平衡問題。

研究人員將鋰離子電池中常用的鋰鹽六氟磷酸鋰引入到商品化的隔膜表面，并將改性后的復(fù)合隔膜用于構(gòu)筑準(zhǔn)固態(tài)鋰—硫（硒）電池。通過在電解質(zhì)—正極界面上利用六氟磷酸鋰原位引發(fā)陽離子聚合，誘導(dǎo)常規(guī)醚類液體電解質(zhì)發(fā)生梯度固化，使正極表面生成凝膠聚合物電解質(zhì)阻擋層，同時在正極內(nèi)部保留適量的液體電解質(zhì)。上述電解質(zhì)結(jié)構(gòu)既可以保證正極內(nèi)部放電產(chǎn)物的適度溶解，提高正極活性材料的利用率，又能夠防止可溶性多硫化物自正極不可逆損失，確保電化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定性。

電池測試結(jié)果表明，這種優(yōu)化的復(fù)合電解質(zhì)使鋰—硫（硒）電池在不犧牲自身容量的前提下可實現(xiàn)更長的循環(huán)壽命。鋰—硫單體電池在0.5C 電流密度下可以發(fā)揮出接近1000mAh/g 的可逆比容量，100%DOD 循環(huán)壽命超過500 圈。基于此電解質(zhì)的鋰—硫軟包電池，可在8mg/cm2 的高面負(fù)載量下穩(wěn)定循環(huán)，顯示出良好的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用潛力。該研究提出的原位界面固化技術(shù)為下一代可充鋰電池的電解質(zhì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供了新的思路。