高能量密度金属电池中固态电解质的最新研究

二次电池在便携式电子设备，交通运输等领域有着广泛的应用。但是现有的储能系统如锂离子电池，由于其电极材料自身的理论能量密度的限制，难以满足先进电子器件的需求。发展金属基电池，如锂金属电池、钠金属电池等，可以有效的提升电池的能量密度。但是如果直接将有机醚类或者碳酸酯类等液态电解质应用于金属电池中，会产生诸多问题，如枝晶的生长，不稳定的固态电解质界面膜(SEI)等，限制了金属电池的商业化应用。固态电解质为解决金属电池遇到的挑战提供了可行的解决方案。

近日，浙江大学陆盈盈课题组与麻省理工学院魏姝娅博士在AdvancedEnergyMaterials期刊上合作发表了题为“RecentProgressoftheSolid-StateElectrolytesforHigh-EnergyMetal-BasedBatteries”的综述文章，系统性的总结了固态电解质在金属电池中的应用，并展望了未来固态电解质的发展趋势。浙江大学直博生范磊与麻省理工学院魏姝娅博士为本文共同第一作者。

文章首先总结了固态电解质的发展历史，然后从当前液态电解质存在的问题出发，讨论了金属电池发展固态电解质的必要性。根据固态电解质的物理化学性质，将固态电解质分为了无机陶瓷材料电解质、有机聚合物电解质、有机无机复合电解质三类。系统分析了不同电解质的离子传导机理以及在金属电池中的应用。在文章的结尾，讨论了固态电解质在不同电池系统中的设计原则以及在新型储能器件如柔性电池、可拉伸电池以及透明电池的应用。该综述对固态电解质在金属电池中的应用做了全面且系统的总结，展望了固态电解质的发展前景，为新型固态电解质的设计提供了新的思路。