随着锂离子电池(LIBs)在便携式电子产品、电动汽车和电网储能领域的广泛应用,因可燃液态有机电解质所引起的电池安全问题受到越来越多的关注。固态锂电池(SSLBs)凭借其高安全性和高的能量密度潜力,被视为下一代储能技术的重要方向。然而,固态电解质(SSEs)的实际应用仍面临诸多挑战,包括离子电导率低、与电极界面相容性差、机械性能不理想,以及规模化制备困难等。如何获得满足应用需求的高性能锂离子固态电解质呢?为回答这一科学问题,本文系统梳理了近年来SSEs的研究进展,涵盖无机类(氧化物、硫化物、卤化物)、有机类(聚合物、塑性晶体、聚离子液体)以及新兴的软固态电解质(S3Es)类。分析表明,单组分(无机、有机)固态电解质存在固有局限性,且仅通过成分和结构调整难以完全克服。相比之下,软固态电解质,特别是基于“刚-柔协同”复合策略和借助多孔框架实现“Li+去溶剂化”机制的S3Es体系,能够通过整合互补组分的优势,在电化学性能(如离子电导率与电化学稳定窗口)、力学性能及可加工性方面实现协同提升,展现出作为下一代SSEs的巨大潜力。此外,本文还进一步探讨了S3Es面向实际应用所面临的关键挑战及新兴研究趋势,旨在为高性能SSEs的未来发展提供战略性见解。
固态锂电池因其优异的安全性能而成为大规模储能领域的研究热点。与锂金属阳极匹配的高压正极材料的发展使固态锂电池的能量密度接近甚至超过了基于液体电解液的锂电池。然而,在高电压条件下(> 4.3 V),固态电解质组分分解、结构退化和界面副反应会显著降低高压固态电池性能,阻碍其进一步发展。本文综述了高压固态锂电池中无机电解质、聚合物电解质和复合电解质的最新研究进展。同时,详细介绍了高压凝胶固体电解质和高压准固体电解质的设计。此外,界面工程对于提高高压固态电池的整体性能至关重要。最后,我们总结了高压固态锂电池面临的挑战,并对未来的研究方向提出了自己的看法,以期对未来的研究具有指导意义,推动高压固态锂电池的发展。
为落实国家科技发展规划总体部署,在十四五的收官之年,由国家自然科学基金委员会化学科学部主办的电化学“十五五”发展规划战略研讨会于2025年8月29日在厦门成功举办。本次战略研讨会汇聚国内电化学领域的顶尖智慧,为我国电化学学科在“十五五”期间的高质量发展进行布局谋篇,对服务国家重大战略需求、提升我国电化学研究的国际竞争力具有重要意义。本文将聚焦这次战略研讨会对我国未来五年(2026-2030)电化学学科发展提出的战略需求及优先领域,由来自界面电催化、储能界面电化学、生物电化学、氢能电化学、电化学微/纳制造、电化学工况表征、电-热耦合催化、理论与计算电化学发展战略、电化学合成等9个研究方向40多位国内电化学领域领军专家,系统梳理了我国电化学基础研究与应用基础研究的发展现状,深入剖析电化学学科发展面临的核心问题与关键挑战,并结合国家重大战略需求提出未来5-10年电化学学科的前沿领域和发展趋势,进一步推动学术界形成更清晰的共识。本文所凝练的电化学学科“十五五”发展规划战略及优先领域建议,将为推动电化学学科高质量发展、支撑科技强国建设提供重要参考。