锂离子电池依靠陶瓷纳米纤维新材料提高传导能力

上海科技大学助理教授刘巍4月9日接受科技日报记者采访时表示，他们用有序排列的陶瓷纳米纤维显著提高了锂离子电池安全性和稳定性，为高性能全固态电池产业化奠定了基础。相关研究成果近日发表在国际顶尖杂志《自然•能源》上。

刘巍告诉记者，传统的锂离子电池使用的是易挥发、易燃、易爆的有机液态电解液，电池使用过热或不当会产生电池爆炸的安全隐患。而用固态电解质替代液态电解质的全固态锂离子电池，能量密度、热稳定性、使用寿命以及安全性都有了大幅度提升，且在柔性电子设备、汽车动力电池以及电网储能电池等方面均有显著优势。然而，相比于液态电解质，固体电解质的电导率较低，限制了全固态锂离子电池商业化的应用。

她和斯坦福大学材料科学与工程学院教授崔屹等合作研究发现，将陶瓷纳米纤维掺入固体聚合物电解质是提高其电导率的有效方法。纳米纤维的表面是锂离子快速传导的通道，表面导电率可以和液体电解质相媲美。同随机分散排列的纳米纤维相比，有序排列的纳米纤维可以进一步将固体聚合物电解质电导率提高10倍。原因在于，取向排列的纳米纤维避免了无规则纳米纤维交叉产生的结点，从而锂离子可以无阻碍的在两个电极之间传导。此外，掺入陶瓷纳米纤维后，固体聚合物的化学稳定性也获得大幅提高。