在便携式电源与清洁能源蓬勃发展的当下，锂离子电池作为现代科技的核心动力源，为智能手机、电动汽车等各类设备提供支撑。然而，随着需求持续增长，其安全性、环境影响及可回收性等问题愈发凸显。传统依赖易燃有机溶剂的锂离子电池制造过程能源消耗大，回收流程复杂，不仅成本高昂，还带来严重的安全与环境风险，市场迫切需要更安全、更清洁的替代方案。

近日，日本东京科学研究所(Science Tokyo)研究团队在特聘教授白鸟洋介(Yosuke Shiratori)和零碳能源研究所副教授安井慎太郎(Shintaro Yasui)的带领下，成功开发出名为“3D-Slime界面准固体电解质”(3D-SLISE)的新型准固体电解质，有望革新电池制造工艺。该研究详细结果已于2025年7月9日发表在《先进材料》(Advanced Materials)杂志上。

3D-SLISE是一种准固体电解质，采用简单的硼酸盐 - 水基质，可在常温常压下制造2.35V锂离子电池，实现安全、快速的充放电。它无需干燥室、手套箱或高温处理，节能高效，为电池生产提供了一种可持续、节能的新方法。白鸟洋介表示：“我们的目标是打造性能卓越、安全且易于生产的电池系统，3D-SLISE正契合这一需求。”

从成分与原理来看，3D-SLISE由无定形四硼酸锂(a-Li₂B₄O₇)与锂盐(LiFSI)、羧甲基纤维素和水混合而成，形成类似黏液的界面，实现3D离子传导，使锂离子能在基质内向各个方向移动。根据应用需求，团队制备了E型和S型两种3D-SLISE浆料。E型浆料与活性电极材料混合用于制作电极，正极采用钴酸锂(LiCoO₂)，负极采用钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂);S型浆料则用作电池组件中夹在电极之间的准固体电解质层。这些浆料在室温下自然干燥，非常适合工业生产。

在电池性能方面，集成3D-SLISE的电池表现出色。在1C倍率条件下电池电压为2.35V，能在正常室温条件下以3C倍率进行超过400次充放电循环，约20分钟即可完成充电或放电。此外，该准固体电解质实现了2.5毫西门子/厘米的高离子电导率和0.25电子伏特的低活化能，可在室温下高效运行，性能与先进的水性体系相当。

除了性能卓越，3D-SLISE技术还具备直接回收利用的优势。由于其电解液为水基，不含聚偏二氟乙烯等粘合剂，只需从废旧电池中剥离电极并浸泡在水中，即可回收活性物质，无需繁琐处理。这有助于直接从缺陷电池或废旧电池中回收钴等高价值材料，解决材料短缺和回收效率低下的问题。安井慎太郎指出：“利用这项技术，可直接回收钴等有价值的元素，有助于实现关键电池材料的更可持续和可靠的供应。”

这项研究标志着可持续电池领域的重要里程碑。展望未来，3D-SLISE可广泛应用于便携式电子设备、固定式储能等各种技术领域。凭借其独特的安全性、可回收性和低影响加工工艺，该技术有助于降低电池生产成本，最大限度减少环境危害，推动我们更接近循环电池经济。

更多信息： Yosuke Shiratori 等，《用于锂离子电池的硼酸盐-水基3D-粘液界面准固体电解质》，《先进材料》 (2025)。