特斯拉電動車的起火事故接連發(fā)作，國內(nèi)數(shù)起均十分嚴(yán)峻，乃至整車嚴(yán)峻焚毀，讓大家對產(chǎn)品鋰離子電池的安全性從頭審視。傳統(tǒng)鋰離子電池中的液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)是焚燒、爆破危險(xiǎn)的元兇巨惡。

盡管電池管理體系可必定程度上確保電池一致性和安全，但當(dāng)外力磕碰構(gòu)成穿刺的時(shí)分，鋰離子電池起火爆破在所難免。明顯，這不是經(jīng)過單純的外部電池管理或物理外圍保護(hù)所能處理的，需從理論上打破鋰電池的規(guī)劃理念，然后從根本上進(jìn)步鋰電池的安全性。

使用固態(tài)電解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)被認(rèn)為是從本質(zhì)上提高鋰電池安全性的必經(jīng)之路。可是，因?yàn)楣坦探缑嫦嗳菪缘纫幌盗锌茖W(xué)問題亟待處理及固體電解質(zhì)規(guī)劃制備技能不成熟，至今沒有有商業(yè)化的高能量密度固態(tài)鋰電池問世。

依托我國科學(xué)院青島生物能源與進(jìn)程研討所建造的青島儲能工業(yè)技能研討院(簡稱：青島儲能院)在中科院納米專項(xiàng)的支撐下，歷經(jīng)多年摸索與開辟，在高能量密度固態(tài)鋰電池方面取得了階段性的開展，在基礎(chǔ)研討范疇取得系列開展，現(xiàn)已宣布SCI論文42篇，在高能量密度、高安全全海深固態(tài)鋰電池工業(yè)化演示方面，霸占全海深遠(yuǎn)續(xù)航動力電源的要害基地技能，現(xiàn)已完成11000米壓力艙檢查和全海深演示使用，助推國家深海電源邁向新高度。

固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)鋰離子電池的基地部件，研討與開發(fā)歸納功用優(yōu)良的固態(tài)電解質(zhì)體系是體系提高電池功用的基地和瓶頸問題。但不管無機(jī)資料仍是聚合物資料，僅靠單一資料無法滿意大容量電池在離子導(dǎo)電性、機(jī)械強(qiáng)度及熱安穩(wěn)等歸納功用提高的請求。

為了處理這一難題，青島儲能院提出“剛?cè)岵?jì)”固態(tài)聚合物電解質(zhì)的規(guī)劃理念，表現(xiàn)不一樣資料的優(yōu)勢，創(chuàng)新地復(fù)合“剛性”多孔骨架資料和“柔性”聚合物離子傳輸資料。經(jīng)過剛?cè)豳Y料的優(yōu)勢互補(bǔ)，聯(lián)系路易斯酸堿相互作用添加嵌段運(yùn)動且提高界面離子傳輸?shù)奶厣苽涑龆嗫顨w納功用優(yōu)良的“剛?cè)岵?jì)”固態(tài)聚合物電解質(zhì)進(jìn)而滿意了長續(xù)航、高安全固態(tài)鋰電池的嚴(yán)苛請求。

固態(tài)電解質(zhì)與電極間固固界面的離子傳導(dǎo)關(guān)系到固態(tài)鋰電池的成敗。為有用下降界面阻抗，受“SEI膜”的啟示，青島儲能院提出“原位自構(gòu)成”機(jī)制，首先將液態(tài)單體分子滋潤電極界面，再原位聚合為高分子量的固態(tài)電解質(zhì)。

此“原位自構(gòu)成”體系在有用處理固固界面離子傳導(dǎo)的一起，改進(jìn)鋰離子在界面散布然后按捺鋰枝晶，效果宣布于Adv. Sci., 2017, 4, 1600377；2017, DOI: 10.1002/manuscript No. advs.201700174。

基于此理念，青島儲能院構(gòu)筑的一體化固態(tài)鈉電池，可有用下降界面阻抗并拓展電化學(xué)窗口，大大提高固態(tài)鈉電池的長循環(huán)安穩(wěn)性。與此一起，該“原位自構(gòu)成”辦法進(jìn)一步延伸至高電壓磷酸鐵錳鋰正極的使用及鋰金屬負(fù)極的原位保護(hù)，系列效果宣布于Small, 2017, 13, 1601530；J. Mater. Chem. A. 2017, 5, 11124；Chem. Mater. 2017, 29, 4682。

在固態(tài)電池實(shí)踐使用中，揉捏、穿刺等景象不可避免。怎么應(yīng)對隨之帶來的固固界面失效問題十分必要。青島儲能院奇妙使用熱可逆聚合物的溫度響應(yīng)凝膠化進(jìn)程，構(gòu)筑了具有“冷卻康復(fù)”功用的固態(tài)電池體系(圖2)。

在遭到強(qiáng)烈揉捏或折疊后，電解質(zhì)與電極的接觸盡管被破壞，電池功用驟降，但可經(jīng)過簡略的低溫冷卻過程重塑有用的固固界面，完成電池功用的高效康復(fù) ，效果宣布于Angew. Chem. Int. Ed. 2017, DOI: 10.1002/anie.201704373。

在固態(tài)鋰電池大容量器件集成和中試方面，青島儲能院現(xiàn)已打破高能量密度固態(tài)鋰電池的技能瓶頸：成功開宣布大容量固態(tài)鋰電池；國家化學(xué)電源檢查基地第三方檢查能量密度到達(dá)300 Wh/kg，循環(huán)壽數(shù)超越500次；而且他們進(jìn)一步開展聚合物受熱活動會堵截短路點(diǎn)保障安全功用，屢次穿釘試驗(yàn)標(biāo)明電池安全性極佳且具有自修正特性。

2017年3月，青島儲能院開發(fā)的“青能-Ⅰ”固態(tài)電池隨中科院深淵科考隊(duì)遠(yuǎn)赴馬里亞納海溝，為“萬泉”號著陸器控制體系及CCD傳感器供給能源，順利完成萬米全深海演示使用，標(biāo)志著中科院打破全海深電源技能瓶頸，掌握全海深電源體系的基地技能，這項(xiàng)技能將會為開展“蛟龍?zhí)枴睘榇淼纳詈撈鞯母吖τ瞄L續(xù)航電源體系供給技能支撐。相關(guān)效果與技能已請求我國發(fā)明專利29項(xiàng)，世界PCT專利3項(xiàng)。

以上作業(yè)得到國家杰出青年基金、中科院納米專項(xiàng)、中科院深海電源項(xiàng)目、山東省前瞻性專題基金和青島儲能院智庫聯(lián)合基金支撐。