复旦赵婕/李伟Angew：超薄高强高阻尼仿生复合固态电解质（诚聘多名博士后）

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2025-01-21 07:57

正文

全固态锂金属电池因其高安全性和高能量密度，被认为是下一代储能设备的有力竞争者。然而，锂枝晶的生长及电解质/电极界面机械相容性差等问题严重制约了电池的长期稳定性。通过提升电解质的高刚度和高阻尼性能可有效解决这些问题，但现有固态电解质在这方面面临巨大挑战。

受牙釉质超结构的启发，近日，复旦大学材料科学系赵婕课题组和化学系李伟课题组合作开发出一种超薄高强高阻尼仿生复合固态电解质。该电解质由非晶陶瓷纳米管阵列与聚合物电解质交织而成，成功地平衡了固态电解质中刚度与阻尼间的矛盾，实现了高刚度（杨氏模量15 GPa，硬度0.13 GPa）和良好的阻尼性能（损耗因子 tanδ = 0.08）。一方面，这种电解质具备接近无机固态电解质的刚度，可有效抑制锂枝晶生长；另一方面，其阻尼性能与聚合物固态电解质相当，确保了与电极的紧密接触。

此外，与晶体结构相比，非晶结构更有利于聚合物链段的扩散运动；非晶陶瓷中的氧空位作为路易斯酸活性位点，显著促进了锂盐的解离；而高度定向的无机-有机界面最大限度地缩短了锂离子的扩散路径。这些优势协同作用，显著提升了锂离子的传输效率，使该仿生电解质在室温下展现出较高的离子电导率（1.34×10⁻⁴ S·cm⁻¹）和优异的锂离子迁移数（0.62）。

基于该仿生电解质的锂对称电池在60 °C下循环寿命超过2000小时，在30 °C下超过500小时。此外，LiFePO₄/Li和LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂/Li全固态电池也表现出较好的循环性能，展示了其在工业应用中的潜力。

本研究通过多尺度仿生结构设计构筑了高刚-高阻尼固态电解质，为提升全固态锂金属电池的安全性与电化学性能提供了全新思路。

图1. 受牙釉质超结构启发，设计兼具高刚度、高阻尼和高离子导电性的固态电解质。

图2. 纳米管阵列和相应固态电解质的表征。

图3. 不同固态电解质的机械性能表征和对比。

图4. 不同固态电解质的电化学性能测试和相应分析。

图5. 全固态电池的电化学性能测试。

相关论文以“Multiscale Engineered Bionic Solid-State Electrolytes Breaking the Stiffness-Damping Trade-Off”为题，发表在Angewandte Chemie International Edition上，文章的第一作者是复旦大学博士后侯俊宇，共同第一作者为硕士研究生孙武和博士研究生袁群瑶。

作者简介：

赵婕简介：复旦材料科学系，博士生导师，入选国家级青年人才计划。2018年于美国斯坦福大学材料科学与工程系获得博士学位（导师崔屹，美国科学院院士），2018年至2020年在美国西北大学生物电子中心从事博士后研究（导师John A. Rogers，美国四院院士）。研究聚焦于高比能电池和柔性器件，并取得一系列原创性成果。以（共同）第一作者和（共同）通讯作者身份在Nat. Nanotechnol.，Nat. Commun.，J. Am. Chem. Soc.，Proc. Natl. Acad. Sci.，Adv. Mater.，Angew. Chem.等期刊发表论文多篇；以共同作者身份发表论文40余篇，包括 Science, Nat. Biomed. Eng., Nat. Energy等，引用超过15000次，2023和2024年交叉学科领域全球高被引科学家。科研成果被科技日报、J. Am. Chem. Soc.等著名报纸杂志报道或评选为研究亮点，多次受邀撰写以自己工作为主题的综述，发表在Acc. Chem. Res.和Trends Chem.上。受邀担任Frontiers in Electronics 副主编，eScience、Energy Material Advances、SmartMat等杂志的青年编委，Joule、Nat. Commun.和J. Am. Chem. Soc.等国际著名期刊审稿人。主持国家自然科学基金面上项目、政府间国际合作项目等多个国家和省部级项目，参与科技部重点研发和国家电网等多个项目，课题组经费充裕。

博士后招聘

课题组已建立成熟的电化学与化学合成实验平台，可顺利开展新能源相关研究，依托复旦大学材料科学系以及聚合物分子工程国家重点实验室的公共平台可满足材料表征和器件制备要求，成熟稳定的生物医学合作团队保障生物电子器件相关科研的展开。

课题组经费充裕，并已成功支持组内博士后申请并获批各级超级博士后项目、国家博士后科学基金特别资助和博士后面上项目。与国内外知名团队建立了紧密的联系，为优秀博士后和学生提供合作研究或继续深造的机会。出站后，全力支持优秀博士后申报复旦大学项目制研究人员、青年（副）研究员或其他高校教职。

招聘方向

1.电池和能源材料

2.柔性器件和微纳加工

3.纳米材料和复合材料的合成

待遇介绍

1.按照申请人科研背景定制课题，支持以项目负责人身份申请各级科研基金，可合理地自主支配该经费。

2. 提供稳定的生活支持，基本待遇不低于25万元/年，并根据业绩给予额外的奖励和补贴；协助申请复旦大学超级博士后（30-32万元/年）、上海市超级博士后（35+万元/年）、国家博新计划（45+万元/年）等。复旦大学将为入选者提供两室一厅公寓及必要的生活条件；根据学校政策子女可在拥有优质教育资源的复旦附属幼儿园、附小就学；全职博士后进站可办理上海户籍，出站后如在上海工作，可办理家属随迁落户手续。

3.出站后，如有继续深造的需求，可为申请人推荐国内外顶尖高校或科研机构，包括但不限于美国斯坦福大学含SLAC、西北大学、耶鲁大学、韩国首尔大学、新加坡国立/南洋理工大学、香港科技/城市/理工大学等。

4.全力支持优秀博士后申报复旦大学项目制研究人员、青年（副）研究员或其他高校教职。

5.应聘方式有意应聘者请将详细简历和3篇代表作发至[email protected]，邮件名为姓名+毕业院校+科研方向，对符合要求的申请人会尽快回复并安排面试，招聘长期有效。

来源：高分子科学前沿

声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！