近日，遼寧科技大學化學工程學院“遼寧省能源材料與電化學”重點實驗室孫呈郭教授和李莉香教授圍繞低界面阻抗、正/負極雙界面層構建和低溫PEO基固態鋰電池的研究工作取得突破性進展。研究成果以《Heterocyclic polymer supported cathode/Li interface layers to lower the operational temperature of PEO-based Li-batteries》為題發表在《Nano Energy》。遼科大為第一通訊單位，2020級博士鄭金剛為第一作者。

固態聚合物鋰電池在抑制鋰枝晶，解決安全和能量密度問題方面與有機液體鋰電池相比具有顯著優勢。然而，由于電極材料與固態電解質界面的接觸不充分，電池循環過程中很難形成穩定的SEI膜，使用固態電解質代替有機液態電解質通常會導致界面高的電阻和緩慢的離子遷移。因此，解決界面問題是進一步開發低溫（≤25℃）高性能固態聚合物鋰電池的迫切需求。為解決這一難題，孫呈郭教授等人提出利用雜環化合物的熱誘導聚合反應原位同時構造正負極界面層，以實現對正極界面需要的混合離子/電子傳輸和對負極界面需要的快離子導體傳輸的同時滿足，進而減小固態鋰電池界面電阻和界面離子遷移能壘，促進鋰的均勻沉積/剝離，降低PEO基聚合物固態鋰電池工作溫度至10℃。這種原位定制的雜環聚合物界面層為正極界面帶來了良好的界面電子/離子導電性和鋰金屬負極界面良好的兼容性，可有效緩解固態電池的界面問題。

該成果采用的雜環聚合物支撐的正/負極雙界面層的策略實現了界面離子傳輸阻力的顯著降低，使基于PEO的固態電解質在低溫下（10℃）表現出優異的電化學性能。這種滿足正極/負極個性化要求的定制策略有望成為解決電池內部電荷動力學問題，包括電極結構、電極-電解質界面以及具有快速離子傳輸能力的固態電解質的一項前景廣闊的技術。（供稿單位：化工學院 圖片來源：化工學院）