编辑推荐：
为解决高压下聚合物基全固态电池（ASSBs）循环稳定性退化问题，研究人员从热力学和动力学角度，探究不同工作温度对 ASSBs 性能影响。发现低温可抑制正极结构坍塌、电解质分解和锂枝晶生长，组装的锂扣式电池 400 次循环后容量保持率达 81.8%，为 ASSBs 发展提供指导。
在能源需求日益增长的当下，电动汽车和储能系统对高能量密度、高安全性电池的需求愈发迫切。全固态电池（ASSBs）因具有更高的能量密度和安全性，被视为下一代电池的重要发展方向。然而，高压条件下聚合物基全固态电池（ASSBs）的循环稳定性问题却成为其商业化应用的 “拦路虎”。具体而言，界面稳定性差、离子传输性能不足、正极材料结构退化以及锂枝晶生长等问题，严重制约了其在高压环境下的长期稳定运行。因此，深入理解高压下 ASSBs 循环稳定性退化的机制，并找到有效的解决策略，成为当前电池领域的研究热点和难点。
为了攻克这些难题，国内研究人员开展了一系列研究。他们聚焦于聚合物基全固态锂电池（ASSLMBs），从热力学和动力学双重视角出发，系统探究了工作温度对电池各组件（正极、正极 / 电解质界面、电解质、负极 / 电解质界面）稳定性及循环性能的影响规律，相关研究成果发表在《eScience》。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：通过分子动力学（MD）模拟研究离子间相互作用及电解质与正极的界面行为；利用扫描电子显微镜（SEM）、高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HADDF-STEM）、X 射线断层扫描等技术对电极结构和界面形貌进行表征；借助原位气体检测分析系统（DEMS）和原位光学显微镜动态监测电池充放电过程中的气体释放和锂枝晶生长情况；运用电化学阻抗谱（EIS）、线性扫描伏安法（LSV）等手段测试电解质的离子电导率、电化学窗口等性能参数。
工作温度对 ASPEs 性能的影响
研究发现，双层固态电解质（DL-ASPE-Li）在 40°C 时离子电导率（σ）为 1.67×10-4 S·cm-1，虽低于 60°C 时的数值，但锂离子迁移数（tLi+）更高，达 0.64。分子动力学模拟表明，低温下锂离子与聚环氧乙烷（PEO）的配位更稳定，增强了电解质的抗氧化能力，拓宽了电化学窗口。同时，低温下电解质的拉伸和压缩机械强度更高，有利于抑制锂枝晶生长。
电池在不同温度下的循环性能
高压锂钴氧化物（LCO）|DL-ASPE-Li|Li 扣式电池在 40°C、3.0–4.45 V 电压范围内，400 次循环后容量保持率为 81.8%，而 60°C 时仅 70 次循环后容量保持率就降至 61%。进一步研究发现，高温会加剧正极与电解质的副反应，导致更多气体（如 O2、CO2）释放，加速正极结构坍塌，形成厚而粗糙的界面层，阻碍锂离子传输。而低温下正极能更好地保持层状结构，界面层薄且稳定。
界面稳定性的温度效应
通过对称电池（Li|AS-ASPE-Li|Li）研究发现，40°C 时锂 / 电解质界面能形成稳定的固体电解质界面（SEI），尽管形成时间较长，但在循环过程中阻抗稳定，锂沉积 / 剥离均匀。60°C 时 SEI 不稳定，阻抗波动大，锂枝晶生长明显。原位光学显微镜和 X 射线断层扫描证实，低温抑制了锂枝晶生长，界面形貌更平整，而高温导致界面结构起伏，枝晶丛生。
钠金属电池的性能验证
研究人员还组装了基于 DL-ASPE-Na 的全固态钠金属电池，匹配 O3-NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2（O3-NFM333）正极时，0.1C 下容量为 126.1 mAh?g-1，0.2C 时为 111.3 mAh?g-1；Na3V2(PO4)3（NVP）|DL-ASPE-Na|Na 电池在 0.5C 下 2000 次循环后容量保持率达 83.2%，表明该研究成果在钠电池体系中同样具有适用性。
研究结论与意义
本研究首次从热力学和动力学角度系统揭示了工作温度对高压聚合物基 ASSBs 循环稳定性的影响机制。发现低温通过抑制正极结构退化、减少界面副反应、增强电解质稳定性和机械强度，显著提升电池循环性能。这一成果不仅为优化 ASSBs 的工作条件提供了关键依据，也为设计下一代高稳定性电解质和界面工程提供了新思路。未来，通过分子结构设计（如接枝、共聚）、多尺度界面修饰和原位表征技术的结合，有望进一步推动高压聚合物基 ASSBs 的商业化进程，为新能源领域的发展注入新动力。
