ด้วยการใช้การออกแบบโมเลกุลที่เป็นนวัตกรรม ทีมงานได้พัฒนาวัสดุเชิงหน้าที่แบบใหม่ที่นำเสนอแนวทางใหม่ในการแก้ปัญหาความท้าทายที่สำคัญของความต้านทานต่อพื้นผิวสูงและประสิทธิภาพการขนส่งไอออนต่ำ ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาแบตเตอรี่โซลิด-มายาวนาน ผลการวิจัยที่เกี่ยวข้องได้รับการตีพิมพ์ในวารสารนานาชาติอันทรงเกียรติวัสดุขั้นสูง.
แบตเตอรี่ลิเธียมโซลิด-ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นทิศทางเชิงกลยุทธ์สำหรับการจัดเก็บพลังงานรุ่นต่อไป- เนื่องจากมีความปลอดภัยสูงและความหนาแน่นของพลังงาน อย่างไรก็ตาม การสัมผัสของแข็ง-ระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่โซลิดสเตต-ทั่วไป ทำให้เกิดการสัมผัสทางผิวหน้าที่ไม่ดี ส่งผลให้มีความต้านทานการขนส่งไอออนิกสูงและประสิทธิภาพต่ำ-เป็นคอขวดที่สำคัญสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์
เพื่อเอาชนะความท้าทายนี้ ทีมวิจัยได้นำแนวทางใหม่มาใช้โดยใช้ประโยชน์จากความยืดหยุ่นในการออกแบบของโมเลกุลโพลีเมอร์ พวกเขาได้นำไอออน-หมู่เอทอกซีและสายโซ่กำมะถันสั้นที่ออกฤทธิ์ทางเคมีไฟฟ้ามาไว้บนแกนหลักของโพลีเมอร์อย่างชาญฉลาด สิ่งนี้สร้างวัสดุมัลติฟังก์ชั่นใหม่ที่ประสบความสำเร็จการบูรณาการอินเทอร์เฟซระดับโมเลกุล-. วัสดุนี้ไม่เพียงแต่มีค่าการนำไฟฟ้าไอออนิกสูงเท่านั้น แต่ยังสามารถเปลี่ยนพฤติกรรมระหว่างการขนส่งไอออนและการจัดเก็บพลังงานเคมีไฟฟ้าได้อย่างชาญฉลาดโดยอิงตามหน้าต่างแรงดันไฟฟ้าในการทำงาน
แบตเตอรี่แบบยืดหยุ่นในตัวที่สร้างด้วยวัสดุนี้แสดงให้เห็นถึงความทนทานทางกลที่ยอดเยี่ยมและทนทานรอบการดัดซ้ำมากกว่า 20,000 ครั้งโดยไม่เสื่อมประสิทธิภาพ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูงในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นและสวมใส่ได้ เช่น จอแสดงผลแบบม้วนได้และเสื้อผ้าอัจฉริยะ นอกจากนี้ เมื่อใช้เป็นพอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์ในแคโทดคอมโพสิต วัสดุดังกล่าวสามารถเพิ่มความหนาแน่นพลังงานของแคโทดเป็น86%เพิ่มประสิทธิภาพแบตเตอรี่โดยรวมอย่างมีนัยสำคัญ
งานวิจัยนี้ไม่เพียงแต่เน้นย้ำถึงศักยภาพที่ยอดเยี่ยมของการออกแบบวัสดุใหม่นี้ แต่ยังมอบกระบวนทัศน์การวิจัยใหม่และรากฐานทางเทคนิคที่แข็งแกร่งสำหรับการพัฒนาแบตเตอรี่โซลิด-ประสิทธิภาพสูง ความปลอดภัยสูง-ถัดไป-ในสถานะโซลิด- ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญสำหรับจีนในด้านเทคโนโลยีกักเก็บพลังงานแบบยืดหยุ่น
