二次電池在便攜式電子設備，交通運輸?shù)阮I域有著廣泛的應用。但是現(xiàn)有的儲能系統(tǒng)如鋰離子電池，由于其電極材料自身的理論能量密度的限制，難以滿足先進電子器件的需求。發(fā)展金屬基電池，如鋰金屬電池、鈉金屬電池等，可以有效的提升電池的能量密度。但是如果直接將有機醚類或者碳酸酯類等液態(tài)電解質(zhì)應用于金屬電池中，會產(chǎn)生諸多問題，如枝晶的生長，不穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面膜(SEI)等，限制了金屬電池的商業(yè)化應用。固態(tài)電解質(zhì)為解決金屬電池遇到的挑戰(zhàn)提供了可行的解決方案。

近日，浙江大學陸盈盈課題組與麻省理工學院魏姝婭博士在AdvancedEnergyMaterials期刊上合作發(fā)表了題為“RecentProgressoftheSolid-StateElectrolytesforHigh-EnergyMetal-BasedBatteries”的綜述文章，系統(tǒng)性的總結了固態(tài)電解質(zhì)在金屬電池中的應用，并展望了未來固態(tài)電解質(zhì)的發(fā)展趨勢。浙江大學直博生范磊與麻省理工學院魏姝婭博士為本文共同第一作者。

文章首先總結了固態(tài)電解質(zhì)的發(fā)展歷史，然后從當前液態(tài)電解質(zhì)存在的問題出發(fā)，討論了金屬電池發(fā)展固態(tài)電解質(zhì)的必要性。根據(jù)固態(tài)電解質(zhì)的物理化學性質(zhì)，將固態(tài)電解質(zhì)分為了無機陶瓷材料電解質(zhì)、有機聚合物電解質(zhì)、有機無機復合電解質(zhì)三類。系統(tǒng)分析了不同電解質(zhì)的離子傳導機理以及在金屬電池中的應用。在文章的結尾，討論了固態(tài)電解質(zhì)在不同電池系統(tǒng)中的設計原則以及在新型儲能器件如柔性電池、可拉伸電池以及透明電池的應用。該綜述對固態(tài)電解質(zhì)在金屬電池中的應用做了全面且系統(tǒng)的總結，展望了固態(tài)電解質(zhì)的發(fā)展前景，為新型固態(tài)電解質(zhì)的設計提供了新的思路。