北京理工大学叶金蕊AEM：基于多孔树脂的结构电池中电化学与力学性能的协同增强

本文由北京理工大学叶金蕊团队发表于《Advanced Energy Materials》，研究通过两步法（真空辅助树脂传递模塑工艺）制备以多孔树脂骨架吸附液态电解质的刚性结构电池电解质，结合磷酸铁锂包覆碳纤维结构正极、人造石墨包覆碳纤维结构负极，构建一体化结构电池。背景方面，移动智能装备对轻量化、可持续化需求提升，但传统结构电池存在界面阻抗高、离子电导率低、循环稳定性差等缺陷，且一步法电解质力学与电化学性能相互制约。研究目的为通过调控致孔剂与树脂配比优化孔道形貌，实现力学与电化学性能协同提升。结论表明，最佳配比（环氧树脂与致孔剂质量比1:3）下电解质离子电导率达1.56 mS cm⁻¹、弹性模量1.06 GPa、玻璃化转变温度超180 °C；结构电池在0.1 C倍率下能量密度达46.6 Wh kg⁻¹，0.2 C循环100次容量保持率86%，拉伸强度最高270 MPa、模量30 GPa，弯曲强度127 MPa、模量28 GPa，充放电残余应力远低于断裂强度，具备优异的结构承载能力；石墨负极表面形成LiF富集固体电解质界面相，有效抑制副反应与体积波动，为多功能储能系统提供了新思路。