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當今的鋰電池由陰極，陽極和液體電解質組成，該液體電解質在充電和放電時在鋰離子之間來回傳遞。最近，科學家一直在研究電解質的更多固態形式可能帶來什麼，特別是在安全性方面。新加坡的科學家們現在正在報告一種新型的半固態電解質，這種電解質可以提高鋰硫電池的安全性，鋰硫電池在儲能方面具有巨大的尚未開發的潛力。
對於該領域的研究人員而言，一種工作可靠的鋰硫電池的前景（而不是目前普遍使用的鋰離子化學方法）令人興奮。這是因為它們每單位重量最多可以容納五倍的能量，但是主要障礙是它們提供的壽命短得多，而這些材料通常會迅速劣化並破裂。
因此，科學家們正在研究可以克服這一問題的新型電池架構，最近又出現了一些有希望的突破。這些是通過重新構想的電池組件實現的，這些組件包括混合陰極，完全固態的電解質和新的橋接鍵，這些鍵為硫顆粒提供了“呼吸的空間”。現在，新加坡A * STAR納米生物實驗室的科學家基於他們所說的混合準固體電解質提出了另一種解決方案。這種新型電解質是使用“杯子蛋糕法”創建的，其中將金屬前體和蔗糖溶解在水中，然後將其加熱以呈現棕色“杯子蛋糕”形狀。
然後加熱該“杯子蛋糕”將導致形成液體注入的多孔膜，該膜由高導電性和化學穩定性的片材組成。使用這種半固態的3D薄板堆疊作為電解質，可以與陰極和陽極良好接觸，但可以使其在充電過程中保持穩定。
負責研究團隊的Jackie Y. Ying教授說：“同時包含液體和固體成分的混合準固體電解質已成為切實可行的折衷方案，以在保持良好性能的同時獲得更安全的電池。”但是，固體的高電阻到目前為止，組件已經限制了這種電池的性能。為了克服這個問題，我們重新設計了固體成分的微觀結構。我們的解決方案消除了電解質洩漏，並且在熱和機械方面均穩定。”
該小組在一系列電壓下對此進行了演示，並報告說該電池具有高容量，快速充電和放電能力以及總體上“在鋰硫混合準固態電池中獲得的最高已知性能”。該團隊認為，這種獨特的架構也可以應用於其他類型的鋰電池。
Ying表示：“我們發現基於3D片材的框架對於最佳電池性能至關重要。此外，我們的系統在極端溫度下也表現出出色的穩定性。這些結果說明了我們的片狀結構作為其他半固態鋰電池框架的巨大潛力。”
這項研究發表在《納米能源》雜誌上。
