文章导读
固态电池的致命瓶颈——锂离子迁移效率低、电导率差，能否一招破解？武汉大学杨培华课题组在《德国应用化学》重磅揭示：首创阳离子-两性离子共聚物电解质，通过阳离子基团精准锚定阴离子提升锂离子选择性，磺酸根基团强力促进锂盐解离，一举突破传统材料电导率与迁移数难以兼顾的困局。实测软包电池稳定驱动无人机，为安全高能固态电池商业化铺平道路。15秒读懂这项颠覆性设计，抢占下一代能源技术先机！
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（通讯员集轩）近日，《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）在线发表了集成电路学院杨培华课题组的最新研究成果。该研究通过设计阳离子-两性离子共聚物电解质，实现了兼具高离子电导率与锂离子选择性的性能突破，论文题目为“Cationic-Zwitterionic Polymer Electrolytes with Enhanced Ionic Conductivity and Lithium-Ion Selectivity for Solid-State Batteries”。武汉大学博士研究生肖托与鲜靖林为论文共同第一作者，安徽工程大学闫文其博士、武汉大学刘抗教授及杨培华研究员为共同通讯作者。
聚合物电解质因其良好的界面相容性及易于规模化加工特性，被广泛认为是固态电池中极具应用前景的电解质材料。高阳离子选择性电解质能够有效降低浓差极化，抑制枝晶生长，从而显著提升电池的稳定性与安全性。然而，传统聚合物电解质普遍存在锂离子与阴离子共同迁移的问题，且锂离子传导高度依赖极性官能团，导致电导率和迁移数均处于较低水平。虽已有单离子导体可提高迁移数，但由于锂离子与聚合物链段间存在强库仑作用，其离子电导率往往受限。如何在高离子电导率与高锂离子迁移数之间实现兼顾，仍是当前聚合物电解质走向实用化的关键难题。
在本研究中，通过原位聚合离子液体和两性离子单体，构建出一种新型阳离子-两性离子聚合物电解质。在该设计中，阳离子基团用于锚定TFSI−阴离子以提升锂离子迁移数，而磺酸根基团则促进锂盐解离并增强锂离子传输，使电解质兼具高迁移数与高电导率。基于该电解质组装的软包电池表现出优异的电化学稳定性，并成功应用于无人机驱动实验。该研究为发展安全、高能量密度的固态电池提供了新的思路。
该工作得到国家自然科学基金、学校科研公共服务条件平台及学校超算中心的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202514027
（供图：集成电路学院 编辑：赵冀帆）
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