双功能电极-电解质聚合物

离子传输存储一体化

将氧化乙烯离子传输链段与三硫氧化还原位点共价集成于单一主链，取代传统固-固异质界面，在低于2.5 V电位下可逆工作，打通了兼具高容量与高柔性的全固态电池新路径。

Xu, Ruogu · Shengjun, Xu · Zhang, Xiaoyin · 汪玉洁 · 佟钰 · Xiao, Ru · 白硕 · 孙振华 · 李峰

Advanced Materials 2025

参数信息

可逆容量

491.7 mAh g⁻¹

弯曲循环稳定性

20000 cycles

复合正极容量

358.3 mAh g⁻¹

电极能量密度

585.9 Wh kg⁻¹

激活电压

2.5 V

技术优势

无界面阻抗

离子传输链段与氧化还原位点共价连接于同一聚合物主链，从根源上消除了电极-电解质异质界面，离子无需跨过不连续的固-固接触。

低压可逆容量高

氧化还原活性在2.5 V以下即可激活，可逆容量高达491.7 mAh g⁻¹，适合与低电位负极匹配构建高能量电池。

柔韧抗弯折

一体化电池在柔性器件中经历20000次弯曲循环仍保持循环稳定性，证明其可承受反复机械变形而性能不衰减。

提升LFP容量

作为LiFePO₄的氧化还原活性助剂，可将复合正极容量提升至358.3 mAh g⁻¹（基于LiFePO₄质量），电极能量密度达585.9 Wh kg⁻¹。

应用场景

• 高能量密度正极：作为LiFePO₄正极的氧化还原活性助剂，将复合正极容量提升至358.3 mAh g⁻¹，并实现585.9 Wh kg⁻¹的电极能量密度，替代传统导电炭或部分活性材料，提升正极整体能量。
• 一体化固态电池设计：同时充当正极和电解质，构建一体化电池P(EO₂-S₃)@CP|P(EO₂-S₃)|Li，从源头消除固-固界面，简化电池结构，降低界面阻抗。
• 柔性储能：一体化柔性器件在20000次弯曲循环后仍保持循环稳定性，为可穿戴与柔性电子提供可靠储能。
• 可弯折电源：该聚合物基电池可反复弯折而不损失性能，适用于需要形变耐受性的可弯折电源。
• 多功能电极材料：单一聚合物链同时具备离子传输和氧化还原储能功能，为多功能电极材料设计提供新范式。