特斯拉電動車的起火事故接連發(fā)作，國內數(shù)起均十分嚴峻，乃至整車嚴峻焚毀，讓大家對產品鋰離子電池的安全性從頭審視。傳統(tǒng)鋰離子電池中的液態(tài)有機電解質是焚燒、爆破危險的元兇巨惡。

盡管電池管理體系可必定程度上確保電池一致性和安全，但當外力磕碰構成穿刺的時分，鋰離子電池起火爆破在所難免。明顯，這不是經過單純的外部電池管理或物理外圍保護所能處理的，需從理論上打破鋰電池的規(guī)劃理念，然后從根本上進步鋰電池的安全性。

使用固態(tài)電解質代替?zhèn)鹘y(tǒng)液態(tài)電解質被認為是從本質上提高鋰電池安全性的必經之路?？墒?，因為固固界面相容性等一系列科學問題亟待處理及固體電解質規(guī)劃制備技能不成熟，至今沒有有商業(yè)化的高能量密度固態(tài)鋰電池問世。

依托我國科學院青島生物能源與進程研討所建造的青島儲能工業(yè)技能研討院(簡稱：青島儲能院)在中科院納米專項的支撐下，歷經多年摸索與開辟，在高能量密度固態(tài)鋰電池方面取得了階段性的開展，在基礎研討范疇取得系列開展，現(xiàn)已宣布SCI論文42篇，在高能量密度、高安全全海深固態(tài)鋰電池工業(yè)化演示方面，霸占全海深遠續(xù)航動力電源的要害基地技能，現(xiàn)已完成11000米壓力艙檢查和全海深演示使用，助推國家深海電源邁向新高度。

固態(tài)電解質是固態(tài)鋰離子電池的基地部件，研討與開發(fā)歸納功用優(yōu)良的固態(tài)電解質體系是體系提高電池功用的基地和瓶頸問題。但不管無機資料仍是聚合物資料，僅靠單一資料無法滿意大容量電池在離子導電性、機械強度及熱安穩(wěn)等歸納功用提高的請求。

為了處理這一難題，青島儲能院提出“剛柔并濟”固態(tài)聚合物電解質的規(guī)劃理念，表現(xiàn)不一樣資料的優(yōu)勢，創(chuàng)新地復合“剛性”多孔骨架資料和“柔性”聚合物離子傳輸資料。經過剛柔資料的優(yōu)勢互補，聯(lián)系路易斯酸堿相互作用添加嵌段運動且提高界面離子傳輸?shù)奶厣?，制備出多款歸納功用優(yōu)良的“剛柔并濟”固態(tài)聚合物電解質進而滿意了長續(xù)航、高安全固態(tài)鋰電池的嚴苛請求。

固態(tài)電解質與電極間固固界面的離子傳導關系到固態(tài)鋰電池的成敗。為有用下降界面阻抗，受“SEI膜”的啟示，青島儲能院提出“原位自構成”機制，首先將液態(tài)單體分子滋潤電極界面，再原位聚合為高分子量的固態(tài)電解質。

此“原位自構成”體系在有用處理固固界面離子傳導的一起，改進鋰離子在界面散布然后按捺鋰枝晶，效果宣布于Adv. Sci., 2017, 4, 1600377；2017, DOI: 10.1002/manuscript No. advs.201700174。

基于此理念，青島儲能院構筑的一體化固態(tài)鈉電池，可有用下降界面阻抗并拓展電化學窗口，大大提高固態(tài)鈉電池的長循環(huán)安穩(wěn)性。與此一起，該“原位自構成”辦法進一步延伸至高電壓磷酸鐵錳鋰正極的使用及鋰金屬負極的原位保護，系列效果宣布于Small, 2017, 13, 1601530；J. Mater. Chem. A. 2017, 5, 11124；Chem. Mater. 2017, 29, 4682。

在固態(tài)電池實踐使用中，揉捏、穿刺等景象不可避免。怎么應對隨之帶來的固固界面失效問題十分必要。青島儲能院奇妙使用熱可逆聚合物的溫度響應凝膠化進程，構筑了具有“冷卻康復”功用的固態(tài)電池體系(圖2)。

在遭到強烈揉捏或折疊后，電解質與電極的接觸盡管被破壞，電池功用驟降，但可經過簡略的低溫冷卻過程重塑有用的固固界面，完成電池功用的高效康復 ，效果宣布于Angew. Chem. Int. Ed. 2017, DOI: 10.1002/anie.201704373。

在固態(tài)鋰電池大容量器件集成和中試方面，青島儲能院現(xiàn)已打破高能量密度固態(tài)鋰電池的技能瓶頸：成功開宣布大容量固態(tài)鋰電池；國家化學電源檢查基地第三方檢查能量密度到達300 Wh/kg，循環(huán)壽數(shù)超越500次；而且他們進一步開展聚合物受熱活動會堵截短路點保障安全功用，屢次穿釘試驗標明電池安全性極佳且具有自修正特性。

2017年3月，青島儲能院開發(fā)的“青能-Ⅰ”固態(tài)電池隨中科院深淵科考隊遠赴馬里亞納海溝，為“萬泉”號著陸器控制體系及CCD傳感器供給能源，順利完成萬米全深海演示使用，標志著中科院打破全海深電源技能瓶頸，掌握全海深電源體系的基地技能，這項技能將會為開展“蛟龍?zhí)枴睘榇淼纳詈撈鞯母吖τ瞄L續(xù)航電源體系供給技能支撐。相關效果與技能已請求我國發(fā)明專利29項，世界PCT專利3項。

以上作業(yè)得到國家杰出青年基金、中科院納米專項、中科院深海電源項目、山東省前瞻性專題基金和青島儲能院智庫聯(lián)合基金支撐。