中经联播讯（通讯员 宋玙璠） 近日，国际权威学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）在线刊发了保定太行先进储能技术研究院联合北京科技大学、中国科学院物理研究所的最新研究成果。该研究提出了一种力学集成梯度电解质的设计新思路，为攻克固态锂电池“固-固”界面失效这一关键技术挑战提供了新的解决路径。
固态锂金属电池被视为下一代高能量密度储能技术的重要发展方向。然而，在实际应用中，电极与电解质之间的界面机械与电化学失效问题长期制约着其商业化进程。具体而言，聚合物固态电解质虽具备良好的加工性和界面相容性，但室温离子电导率普遍偏低；而氧化物或硫化物等无机固态电解质虽具备较高的离子电导率，却难以与电极形成稳定的共形界面。传统的有机-无机复合固态电解质在低填料含量下性能提升有限，高填料含量下又易因无机颗粒团聚导致脆性增加、加工性能显著下降。如何在保持良好界面接触的同时，兼顾离子传输效率、力学强度与加工性能，是该领域亟需解决的关键科学问题之一。
图1. MIGE基固态锂金属电池电化学循环性能
图2. MIGE卷对卷制造工艺示意图
针对上述挑战，研究团队提出了一种基于动态氢键交联聚氨酯基质的力学集成梯度电解质（MIGE）。通过刚性骨架与动态网络的双扩链剂分子设计，该聚合物基体展现出优异的柔韧性（断裂应变超过5000%）和极高的无机填料承载能力（高于200 wt%）。在此基础上，团队通过空间调控无机填料（LATP）含量，构建了面向负极、中间离子传输层和正极界面的多层梯度电解质结构，成功实现了高室温离子电导率（约10⁻⁴ S cm⁻¹）、宽电化学窗口（4.9 V）与高力学强度（大于80 MPa）的协同。
电化学测试结果表明，该体系在锂对称电池中实现了超过7500小时的稳定循环；Li||LiFePO₄电池在0.5C倍率下循环1000次后，容量保持率约为74%；NCM811软包电池可在无外部堆压条件下稳定运行。与传统固态电解质依赖高温烧结、真空沉积或复杂多层压合工艺不同，该新型电解质支持全溶液法卷对卷生产，干燥温度仅需60-80℃，兼具薄膜化、高强度和低成本优势，为固态电解质的规模化制备提供了可行的技术路径。
保定太行先进储能技术研究院自成立以来，聚焦固态电池极片与电解质核心技术研发、产品中试及成果转化。依托中国科学院物理研究所的技术支撑，该院已围绕UV原位固化极片及固态电解质关键材料形成多项自主知识产权。此次研究成果的发表，是该院在固态电解质材料基础研究领域取得的重要阶段性成果，也为其深化产学研合作、推进下一代高比能电池技术研发提供了有力支撑。
