高熵聚合物复合固态电解质构建及全固态电池性能研究

需求的背景和应用场景

随着新能源和智能网联汽车产业的快速发展，全固态电池因其高能量密度、高安全性及长循环寿命等优势，成为下一代动力电池的重要发展方向。然而，当前全固态电池面临电解质离子传导率低、界面阻抗高及制备工艺复杂等痛点问题，限制了其商业化进程。本技术需求聚焦于高熵聚合物复合固态电解质构建及全固态电池性能研究，旨在通过材料创新与工艺优化，突破现有技术瓶颈，开发适用于电池制造的高性能全固态电解质及软包锂电池，满足新能源汽车对高安全、长续航动力电池的迫切需求。

要解决的关键技术问题

1. 高熵聚合物复合固态电解质创制：以环氧醚及氟代环氧醚为主体，结合至少五种功能性单体（如锂盐、离子导体、交联剂等），在Lewis酸或引发剂作用下通过聚合反应制备超薄（≤20μm）高性能电解质膜。需明确结构设计原则，包括单体选择比例、聚合反应条件及成膜工艺，以实现高离子传导率（≥1mS/cm）与机械强度（拉伸强度≥10MPa）的平衡。
2. 电解质组成结构与性能构效关系研究：通过电化学测试（如交流阻抗、线性扫描伏安法）、固态核磁（ssNMR）等手段，阐明Li+传导机理，分析聚合物链段运动、离子-聚合物相互作用及界面离子迁移行为，建立“结构-性能”关联模型，为电解质优化提供理论依据。
3. 高安全全固态软包锂电池集成：通过正交实验匹配正负极材料（如高镍三元、硅基负极）与电解质，优化电池工艺参数（如辊压压力、注液量、化成制度），揭示固-固界面演变规律（如界面副反应、接触电阻变化），实现电池能量密度≥350Wh/kg、循环寿命≥1000次（80%容量保持率）及针刺/过充安全测试通过。

效果要求

1. 效益与竞争优势：开发的高熵聚合物复合固态电解质可显著提升全固态电池的离子传导率与界面稳定性，降低生产成本（较传统液态电池降低20%以上），形成技术壁垒，助力企业在新能源电池领域占据领先地位。
2. 创新性：首次提出“高熵设计+功能单体协同”策略，突破单一聚合物电解质性能局限；通过多尺度表征技术（如原位XRD、冷冻电镜）揭示离子传导新机制，为全固态电池设计提供新范式。
3. 应用前景：成果可直接应用于新能源汽车动力电池、储能系统等领域，推动全固态电池规模化生产，助力“双碳”目标实现。合作开发模式下，可整合企业省级创新平台（如CNAS实验室）与高校/科研院所理论优势，加速技术迭代与产业化落地。