武漢大學突破固态電池關鍵技術，成功驅動無人機

　　一種新型聚合物電解質，解決了長期困擾固态電池的離子電導率與遷移數難以兼顧的難題。

　　近日，武漢大學集成電路學院楊培華課題組在聚合物固态電池領域取得重要進展，創新性地構建出陽離子-兩性離子聚合物電解質，解決了傳統聚合物電解質離子電導率與锂離子遷移數難以兼顧的難題。

　　該研究成果已發表于國際權威期刊《德國應用化學》，并已成功應用于無人機驅動實驗，為發展安全、高能量密度的固态電池提供了新思路。

　　解決關鍵難題

　　聚合物電解質因其良好的界面相容性和易于規模化加工的特性，被廣泛認為是固态電池中極具應用前景的電解質材料。

　　然而傳統聚合物電解質長期存在锂離子與陰離子共同遷移的問題，且锂離子傳導高度依賴極性官能團，導緻電導率和遷移數均處于較低水平。

　　雖然已有單離子導體可提高遷移數，但由于锂離子與聚合物鍊段間存在強庫侖作用，其離子電導率往往受限。如何在高離子電導率與高锂離子遷移數之間實現兼顧，是當前聚合物電解質走向實用化的關鍵難題。

　　創新電解質設計

　　楊培華課題組通過設計陽離子-兩性離子共聚物電解質，實現了性能突破。

　　該設計通過原位聚合離子液體和兩性離子單體，構建出一種新型聚合物電解質。在這種電解質中，陽離子基團用于錨定TFSI−陰離子以提升锂離子遷移數，而磺酸根基團則促進锂鹽解離并增強锂離子傳輸。

　　這種巧妙的分子設計使電解質兼具高遷移數與高電導率，解決了傳統聚合物電解質锂離子遷移數低（<0.3）和離子電導率低（<0.1mS/cm²₅℃）的問題。

　　應用驗證性能

　　基于該電解質組裝的軟包電池表現出優異的電化學穩定性，并成功應用于無人機驅動實驗。

　　這一實際應用驗證了該電池系統的可靠性和實用性。無人機驅動實驗表明，新型固态電池不僅能提供足夠的能量密度，還具備穩定的輸出特性，足以支撐實際設備的運行。

　　該研究為發展安全、高能量密度的固态電池提供了新的思路。

　　随着清華大學、武漢大學等科研機構在固态電池領域不斷取得突破，中國在下一代能源存儲技術的競賽中正穩步向前。

　　這些實驗室的進展，正為2027年前後實現全固态電池小批量生産的産業目标奠定堅實基礎。