固态电解质膜自愈合聚合物

需求的背景和应用场景

在新能源领域，锂离子电池作为重要的能量存储装置，广泛应用于电动汽车、便携式电子设备以及储能系统中。然而，传统液态电解质存在漏液、挥发以及金属枝晶生长等问题，严重制约了锂离子电池的安全性和能量密度的提升。特别是在高温或恶劣环境下，这些问题更加凸显，导致电池性能下降甚至引发安全隐患。因此，开发一种具有自愈合能力的高性能固态电解质膜，成为解决上述痛点问题的关键。该固态电解质膜旨在替代传统液态电解质，不仅能够有效抑制电解质漏液和挥发，还能抑制金属枝晶生长，缓解电极腐蚀，从而提升锂离子电池的综合性能，满足高安全性、高能量密度的应用需求。

要解决的关键技术问题

本技术需求的核心在于开发一种具有自愈合特性的高性能固态电解质膜，并探索其在锂离子电池中的应用。关键技术问题包括但不限于：

1. 自愈合机制的实现：通过引入含动态共价键的热固性高分子（vitrimer），构建具有自修复功能的聚合物固态电解质膜。这种材料能够在受损后自动愈合，恢复原有的机械性能和离子传导性能。
2. 离子电导率的提升：针对固态电解质普遍存在的离子电导率低的问题，需要优化聚合物的分子结构和交联网络，提高离子的迁移速率，确保电解质膜具有足够的离子传导能力。
3. 界面阻抗的降低：通过改善电解质膜与电极材料的界面接触，降低界面阻抗，提高电池的电化学性能。
4. 机械性能、易加工性和热稳定性的优化：确保固态电解质膜具备优异的机械强度、良好的加工性以及高热稳定性，以满足实际应用中的各种要求。
5. 测试评价体系的建立：建立完整可靠的测试评价体系，对电解质膜的热力学和电学特性进行全面检测，为电池器件的组装提供科学依据。

效果要求

本技术需求期望通过联合研发，实现以下效果：

• 技术创新：开发出一种具有自主知识产权的自愈合高性能固态电解质膜，为锂离子电池领域带来突破性的技术进展。
• 性能提升：显著提高锂离子电池的安全性和能量密度，解决电解质漏液、挥发以及金属枝晶生长等问题，延长电池使用寿命。
• 竞争优势：相较于传统液态电解质和现有固态电解质，自愈合固态电解质膜在性能、安全性和成本方面具有明显优势，有利于提升产品在市场上的竞争力。
• 应用前景：该技术成果可广泛应用于电动汽车、储能系统、便携式电子设备等领域，对推动新能源产业的发展具有重要意义。