盖世汽车讯 近日，东方理工高等研究院牵头，联合中国科学技术大学、宁波工程学院、中国科学院宁波材料技术与工程研究所及中国一汽等单位，开发出一种面向硫化物全固态电池的离子导电弹性体界面材料。该技术显著降低了全固态电池对外部堆叠压力的依赖，为高能量密度固态电池的工程化应用提供了新路径。相关成果发表于期刊《Advanced Energy Materials》。

全固态电池使用固态电解质替代易燃液态电解液，在安全性和能量密度方面具有显著潜力。然而，固态电极与固态电解质之间缺乏液体浸润，充放电引起的材料体积变化容易造成界面脱离、孔隙和裂纹。现有硫化物固态电池通常需要数十兆帕的持续压力维持界面接触，由此增加电池包重量和结构复杂度，并可能加速材料的机械损伤。

图片来源：《Advanced Energy Materials》

针对这一难题，研究团队以聚苯乙烯-聚异丁烯-聚苯乙烯热塑性弹性体（SIBS）为柔性骨架，引入由双三氟甲磺酰亚胺锂与三乙二醇二甲醚组成的溶剂化离子液体LiG3，构建出SIBS-LiG3离子弹性体。该材料兼具柔韧性、黏结能力和锂离子传导能力，室温离子电导率约为0.30 mS/cm，弹性模量为29.8 MPa，并在惰性气氛热重（TGA）测试中表现出不低于400℃的热稳定性。

与传统绝缘黏结剂不同，SIBS-LiG3可分布在正极活性材料与硫化物电解质的颗粒边界。当正极在循环中发生收缩或膨胀时，弹性网络能够填补界面空隙、缓解应力集中，并维持连续的锂离子传输通道。将其以5%的质量比例引入Li₅.₅PS₄.₅Cl₁.₅硫化物电解质后，复合电解质在25℃下的离子电导率达到5.23 mS/cm。

图片来源：《Advanced Energy Materials》

在由Ni90高镍正极、复合硫化物电解质和锂-铟负极组成的实验电池中，电池在5 MPa运行压力和0.05C倍率下实现201.9 mAh/g的首次放电比容量。在1C倍率下，电池初始比容量为127.9 mAh/g，循环700次后仍保持98.1 mAh/g。阻抗测试显示，将运行压力从5 MPa进一步提高至100 MPa并未带来明显改善，表明5 MPa已足以维持有效的内部离子接触。

研究团队还制备了约5 mAh的全固态软包电池。该电池在2 MPa下实现超过50次稳定循环；卸除外部压力后，在低于0.1 MPa的条件下、以0.5C倍率仍可输出102.8 mAh/g，并稳定循环超过1,000次，进一步验证了离子弹性体维持界面接触、抑制电化学-机械退化的作用。

该成果目前仍属于实验室阶段。软包电池容量较小，电芯制造过程仍需采用125-300 MPa的短时压制，测试体系也使用了锂-铟负极。因此，研究所实现的“低压力”主要指电池循环运行压力降低，尚不等同于无压制造或车规级量产。不过，这种兼顾界面柔性、离子传输和化学稳定性的设计，为简化固态电池承压结构、提高循环寿命以及推动硫化物全固态电池产业化提供了新的技术方向。