一文带你了解准固态电解质隔膜

当前，受学术界和产业界关注的是固态电池。大家知道，现在市场上几乎所有电池采用的是液态电解质，主要有易燃的有机电解液组成，在电池短路或者撞击等条件下容易引发火灾。另一方面，人们总是希望通过正极、负极材料的升级换代让电池具有更高的能量密度。而更高的能量密度往往意味着一旦出现险情会更加危险。所以，技术上如果把液态电解质换成固态电解质，一方面不容易发生由短路引起的失火，另一方面可以克服锂负极的枝晶问题，使电池能够采用金属锂做负极，比现在通用的石墨具有更高的比容量，有利于电池能量密度的提升。

然而，固态电池的研究并不如希望的那么快。首先是电解质可选择的材料范围很小，制备的难度大，成本也比较高；其次，在固态物质中锂离子的传输速率不如在液态电解质中那么快，这会导致充放电速度比较慢，在较高温度下还好一些，但在室温条件电池放电容量会大幅下降，在零下十几二十度的环境下更是无法使用。所以，我们可以看到，尽管包括丰田、日产等大公司在内的众多机构研究固态电池多年，真正用于市场的产品仍然未看到。

那么，有没有较为现实的解决方案？

我公司综合技术发展情况与多年的研发经验判断，准固态技术路线是当前较为现实的选择。之所以称为准固态，是因为其中电解质的形态既不是液态，也不是完全的固态，而是如果冻一样的凝胶状形态。这种凝胶电解质由多种聚合物及功能材料复合而成，既具有聚合物的良好加工性能，又具有有机液体电解质离子电导率高的性能，可以兼具液态电解质和固态电解质的优点。比起液体电解质，这种凝胶电解质不易燃烧，而且可以有效阻挡锂枝晶的形成，不会造成电池短路的安全隐患；同时，这种凝胶状形态由聚合物的框架和大量的液体分子交联形成体系，锂离子在其中可以有更快的传输速度。

准固态电解质也称为凝胶聚合物电解质(GPE)是液体与固体混合的半固态电解质,聚合物分子呈现交联的空间网状结构,在其结构孔隙中间充满了液体增塑剂,锂盐则溶解于聚合物和增塑剂中。其中聚合物和增塑剂均为连续相。凝胶聚合物电解质减少了有机液体电解质因漏液引发的电极腐蚀、氧化燃烧等生产安全问题。

从技术上讲，我们的技术特殊的地方在于可以实现凝胶电解质膜的均匀造孔，这是保证性能稳定的基础。另一方面，针对不同的电池体系进行针对性的界面修饰具有原创性，使这种产品可以适用不同的准固态电池体系，具有更为广阔的市场。