近日，武漢大學集成電路學院楊培華課題組在固態電池領域取得重要突破，相關成果發表于國際權威期刊《德國應用化學》。該研究通過創新設計聚合物電解質結構，成功解決了傳統固態電池在離子傳導效率與能量密度之間的矛盾，為下一代安全、高性能電池技術開辟了新路徑。
固態電池因使用固體電解質替代易燃液態電解質，被視為新能源汽車和儲能領域的關鍵技術。然而，傳統聚合物電解質存在致命缺陷：鋰離子與陰離子同時遷移導致遷移數偏低，且依賴極性基團的傳導機制使電導率難以提升。盡管單離子導體電解質能提高鋰離子遷移數，但鋰離子與聚合物鏈的強相互作用會進一步抑制離子傳輸效率，成為制約技術實用化的核心障礙。
研究團隊創造性地提出"陽離子-兩性離子協同作用"機制，通過將離子液體單體與兩性離子單體進行原位聚合，構建出新型復合電解質。其中，陽離子基團通過靜電作用固定TFSI?陰離子，顯著提升鋰離子遷移數；磺酸根基團則促進鋰鹽解離并構建三維離子傳輸通道，使電導率突破傳統材料極限。實驗數據顯示，該電解質在25℃下鋰離子遷移數達0.78，電導率提升至1.2×10?3 S/cm，較傳統材料提升近3倍。
基于該技術的固態電池展現出優異性能：在1C倍率下循環500次后容量保持率仍達92%，且能在-20℃低溫環境中保持85%的室溫容量。更引人注目的是，搭載該電池的無人機在滿載狀態下持續飛行超過45分鐘，驗證了其在實際應用中的可靠性。這項突破不僅為電動汽車提供更安全的動力解決方案，也為消費電子、航空航天等領域帶來技術革新契機。
