可回收热塑性结构电解质，用于制造定制化的高强度结构电池

《Advanced Fiber Materials》：Recyclable Thermoplastic Structural Electrolytes Enabling Customized High-Strength Structural Batteries

　　

摘要

能够同时承受负载并储存电化学能量的结构电池为下一代电动汽车和航空航天系统带来了革命性的变革。然而，传统环氧树脂基结构电解质的离子传输性能较差，这阻碍了结构电池的实际应用。本文创新性地开发了一种可持续的复合固体结构电解质，使用聚环氧乙烷作为高离子导电性 matrix，并以醋酸纤维素作为机械增强相。这种独特的协同设计使电解质的离子导电率达到 0.33 mS cm?1，同时具备 8.79 MPa 的高拉伸强度，有效平衡了电化学性能和机械性能。这种热塑性结构电解质通过标准压缩成型工艺直接与碳纤维（CF）基电极结合，制成了结构电池，其拉伸强度达到了 371.36 MPa，能量密度为 13.69 Wh kg?1，远超传统 CF 增强型结构电池的性能。值得注意的是，基于纤维素的热塑性骨架具有优异的可回收性和加工性，可以在不牺牲储能性能的前提下，二次组装成定制的复杂汽车/航空航天部件。这项前瞻性的工作提出了一个新颖且可行的策略，用于设计可与工业压缩成型工艺兼容的可回收结构固体电解质，为基于碳纤维的结构储能技术的大规模应用提供了可持续且可扩展的路径。

图形摘要