深圳大学《自然·通讯》：压电复合聚合物电解质

本文背景：固态锂金属电池因高安全性和高能量密度备受关注，但复合聚合物电解质中锂离子传输缓慢及浓差极化问题，加上锂金属负极的体积波动，严重限制了其在高电流密度下的稳定循环。研究目的：深圳大学黄妍斐教授和清华大学贺艳兵教授合作，提出“压电辅助力电耦合效应”，通过在聚偏氟乙烯基体中引入无铅压电陶瓷填料，制备压电复合聚合物电解质，以抑制浓差极化。结论：该电解质能将锂负极的体积波动转化为梯度压电场，选择性加速锂离子迁移并抑制阴离子运动，有效抑制浓差极化。实验表明，电解质具有高离子电导率（7.13×10⁻⁴ S/cm）和低活化能，临界电流密度达3.7 mA/cm²，锂对称电池在0.1 mA/cm²下稳定循环超2200小时，与高镍三元正极组装的固态全电池在900 mA/g和2.8-4.5 V高电压下循环超2600次，容量保持率70%。该策略显著提升了电池稳定性和寿命，为高性能固态电池设计提供了新路径。