日本首都大學(xué)東京（4月變更為東京都立大學(xué)）研發(fā)了一種為鋰金屬電池打造陶瓷柔性電解質(zhì)薄片的新方法。研究人員將石榴石型陶瓷、聚合物粘合劑和一種離子液體混合在一起，打造出一種類(lèi)固態(tài)片狀電解質(zhì)。由于研究人員在室溫下進(jìn)行合成，因而與現(xiàn)有在高溫下（>1000°C）進(jìn)行的工藝相比，該新方法的耗能大大降低。此外，該電解質(zhì)能夠在很大的溫度范圍內(nèi)工作，是一種前景非常好的電解質(zhì)，可用于電動(dòng)汽車(chē)等設(shè)備的電池中。

化石燃料滿足了全球大部分的能源需求，包括電力。不過(guò)，化石燃料正在被耗盡，而且燃燒化石燃料會(huì)導(dǎo)致二氧化碳和有毒氮氧化物等其他污染物直接排放到大氣中。全球都需要向更清潔的可再生能源進(jìn)行轉(zhuǎn)型，不過(guò)，風(fēng)能和太陽(yáng)能的可再生能源往往是間歇性能源，因?yàn)轱L(fēng)不會(huì)一直吹，而晚上也沒(méi)有太陽(yáng)。因此，需要研發(fā)先進(jìn)的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)，更高效地利用此種間歇性可再生能源。自1991年，索尼公司實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的商業(yè)化以來(lái)，此類(lèi)電池就對(duì)現(xiàn)代社會(huì)造成了深遠(yuǎn)的影響，為多種便攜式電子產(chǎn)品和無(wú)繩吸塵器等家用電器提供動(dòng)力。不過(guò)，電動(dòng)汽車(chē)仍需要最先進(jìn)的鋰離子技術(shù)，而且電池的容量和安全性需要得到很大的改進(jìn)。

因此，很多科學(xué)家開(kāi)始研究鋰金屬電池。因?yàn)閺睦碚撋峡?，鋰金屬?yáng)極的容量比現(xiàn)有的商用石墨陽(yáng)極的容量更高。不過(guò)，鋰金屬陽(yáng)極仍存在技術(shù)障礙。例如，在液態(tài)電池中，可能會(huì)生長(zhǎng)鋰枝晶，導(dǎo)致電池短路，甚至引發(fā)火災(zāi)和爆炸。不過(guò)，固態(tài)無(wú)機(jī)電解質(zhì)就明顯更安全。而石榴石型（結(jié)構(gòu)形狀）陶瓷Li7La3Zr2O12，即LLZO，由于具備離子電導(dǎo)率高且能與鋰金屬兼容，被廣泛認(rèn)為是一種很有前景的固態(tài)電解質(zhì)材料。不過(guò)，生產(chǎn)高密度的LLZO電解質(zhì)需要高達(dá)1200°C的燒結(jié)溫度，既浪費(fèi)能源又耗時(shí)，因而很難大規(guī)模生產(chǎn)LLZO電解質(zhì)。此外，LLZO電解質(zhì)很脆，其與電極材料之間的物理接觸性能差，通常導(dǎo)致接觸界面電阻高，極大了限制了其在全固態(tài)鋰金屬電池中的應(yīng)用。

此次成果其實(shí)是研究人員將石榴石型陶瓷、聚合物粘合劑、離子導(dǎo)電液體相結(jié)合，并制備出準(zhǔn)固態(tài)片狀電解質(zhì)。具體是將LLZO陶瓷漿料澆鑄在聚合物基底上，在真空烘箱中干燥后，將厚度為75μm的片狀電解質(zhì)浸泡在離子溶液中提高其導(dǎo)電性（離子溶液填補(bǔ)片材內(nèi)部間隙，橋接LLZO顆粒，形成鋰離子通道，有效降低界面電阻），整個(gè)過(guò)程在室溫下進(jìn)行。

盡管仍存在一些挑戰(zhàn)，該研究小組表示，該柔性復(fù)合片狀電解質(zhì)所具備的機(jī)械魯棒性和可操作性使其能夠在更大的溫度范圍內(nèi)工作，也使其成為了鋰金屬電池的理想電解質(zhì)。新合成法非常簡(jiǎn)單也意味著可能會(huì)比預(yù)想的時(shí)間更早看到此種高容量的鋰金屬電池上市。實(shí)車(chē)網(wǎng)，新材料網(wǎng)