中国科研团队近期在《自然纳米技术》期刊上发布了一项关于柔性复合固态电解质的研究成果。该电解质采用层状结构设计，能够在无需外部压力的情况下，实现类似液态电解质的离子电导率，为全固态锂电池的简化设计提供了新路径。
固态电解质因其替代易燃液体电解质，被视为构建更安全、高能量密度电池的关键组件。然而，传统高电导率固体材料往往存在脆性，需要高堆叠压力来维持电池组件间的接触，增加了系统复杂性和成本。新开发的层状电解质通过将离子传导与机械柔性功能分离，有效解决了这一难题。
该电解质由垂直对齐的LixMyPS3（LiMPS，M为Cd或Mn）无机纳米片层与聚环氧乙烷聚合物层交替排列组成。无机层创建了连续的超离子通道，而聚合物层则提供柔性，帮助保持电极紧密接触。在测试中，PA-LiCdPS/PEO版本在25°C下达到10.2 mS cm-1的离子电导率，与液体电解质相当；PA-LiMnPS/PEO版本在相同条件下为6.1 mS cm-1，显示该结构适用于不同化学体系。
除了高电导率，该材料还展现出优异的机械柔性，允许电池单元在循环过程中适应电极体积变化，无需大的外部压力。使用PA-LiCdPS/PEO的纽扣电池在堆叠压力低于0.5 MPa下运行，经过600次循环后容量保持率达92%；软包电池在低于0.1 MPa压力下也能稳定工作，简化了制造过程，有利于规模化生产。
研究人员还解决了硫化物基电解质的空气敏感性问题。传统材料在潮湿空气中易降解并释放硫化氢气体，而新电解质在暴露七天后仍保持高电导率，硫化氢释放可忽略不计。通过仿生柔性框架构建连续超离子通道，该设计实现了高离子电导率与机械顺应性的共存，避免了属性间的权衡。
如果未来可扩展，这一方法有望推动固态电池在电动汽车和电网存储等领域的实际应用，满足对安全性、耐久性和简化组装的需求。层状固态电解质的开发标志着电池技术向高性能、低成本方向迈出了重要一步。
