中国粉体网讯 全固态锂电池凭借其优越的高能量密度和高安全性，被广泛认为是突破传统锂电池能量密度和安全性瓶颈的关键技术。然而，全固态电池的核心材料——固态电解质的性能突破，仍是实现该技术商业化的关键瓶颈。
为此，中国科学院兰州化学物理研究所张俊平研究员、杨燕飞副研究员团队开发了一系列具有高室温离子电导率的硅基复合固态电解质，揭示了材料微观结构、表面化学特性对离子传递性能的影响机制。系统研究了不同微观结构黏土矿物（蒙脱石、凹凸棒石、硅藻土等）对PEO复合固态电解质室温离子电导率的影响规律。结果表明，蒙脱石（MMT）可明显提高PEO复合固态电解质的室温离子电导率，但其离子电导率仍然较低。基于MMT独特的纳米片层结构，将LiTFIS和丁二腈分子插层到MMT纳米片的层间空间中，制得了一种高离子导体。在此基础上，杨燕飞团队借鉴神经元结构及其对信号高效传输、处理和存储的功能，开发出了具有类似神经元结构的有机硅纳米线@蒙脱石超疏水纳米填料，构建了适用于宽温域锂金属电池的PEO基复合固态电解质。以基于Li/LiFePO4 或 Li/NCM811锂金属电池，在50℃至0℃的范围内展现了优异的循环稳定性。
2024年4月21日，中国科学院兰州化学物理研究所张俊平研究员、杨燕飞副研究员团队在Angew. Chem. Int. Ed.期刊发表题为“Neuron‐Like Silicone Nanofilaments@Montmorillonite Nanofillers of PEO‐Based Solid‐State Electrolytes for Lithium Metal Batteries with Wide Operation Temperature”的研究论文。
该研究报道了通过可持续和具有成本效益的方法设计和制备了仿生神经元样纳米填料用于聚环氧乙烷（PEO）基复合固体电解质（CSEs）的情况。这种纳米填料是通过三氯甲基硅烷（TCMS）在甲苯中的水解缩合作用，将有机硅纳米丝（SNFs）可控地接枝到蒙脱石（MMT）纳米片上制备的。甲苯中的水浓度（x，ppm）决定了纳米填料（SNFs@MMTx）的纳米结构。SNFs@MMT120纳米填料可以在室温（30℃）下在PEO基CSEs中形成无数不同方向的长距离连续通道，从而实现快速、均匀的Li+传输，即高离子电导率（4.9×10-4S·cm-1）和Li+转移数（tLi+，0.63）。
针对固态电池相关的技术、材料、市场及产业等方面的问题，中国粉体网将于2025年3月18-19日在安徽·蚌埠举办2025全固态电池技术交流大会暨第一届干法电极技术研讨会。为致力于固态电池技术开发的企业，科研院校，以及新能源汽车、储能、消费电子等终端企业提供信息交流的平台，开展产、学、研合作，助推固态电池产业化发展。届时，中国科学院兰州化学物理研究所副研究员杨燕飞将作题为《硅基复合固态电解质的构筑及性能研究》的报告。
专家简介：
杨燕飞，男，理学博士，副研究员/硕导，中共党员。主要从事硅酸盐黏土矿物和有机硅的超亲电解液锂电池隔膜和固态电解质的应用基础研究。目前，以第一/通讯作者在Angew Chem Int Ed、Adv Energy Mater、Nano Lett、Energy Storage Mater、 Small等期刊发表论文20余篇，其中封面文章3篇；申请国家发明专利15件，授权9件。入选了中国科学院青年创新促进会（2024）、甘肃省陇原青年英才（2024）、中国科学院兰州化物所“基础研究特区”人才（2024）。主持了国家自然科学基金-青年基金、甘肃省重点研发、甘肃省自然科学基金、KGJ重大专项、兰州市人才创新创业等项目。
参考来源：
中国科学院兰州化物所张俊平团队Angew：仿生！类神经元结构有机硅纳米线@蒙脱石纳米填料助力锂离子的快速传输.能源学人
（中国粉体网编辑整理/苏简）
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