应对气候变化和对清洁能源的需求，加上不断增长的电动汽车和电网储能系统，令全球都迫切需要研发更先进的电池技术。香港大学机械工程系助理教援申东明的研究团队研发了一系列阴离子网络固态电解质，可提高充电池的安全水平，让电池有更高功率密度和更长循环寿命。团队设计的单离子导电聚合物固态电池，更能有效提高其阳离子电导率至少四倍。他表示，将新技术应用于锂电池，可望实现快速充电，将来把一辆电动车充满电，或只需喝一杯咖啡的时间，势将开启清洁能源新时代。

电池更安全更大功率容量

锂离子电池数十年来一直是最先进的电化学储能技术，但存在安全、寿命有限、功率密度不足等问题。主流的商用电池技术主要以碳基作为阳极，采用液态电解质。商用电解质由锂盐构成双离子导体，其中锂阳离子和对阴离子在电解质中以反方向移动传导，在这液态导电体系中，阴离子的移动速度是阳离子的至少四倍，因此锂阳离子传导的电流仅占总离子电流的20%。

由于阴离子不能与碳基电极发生反应，大量阴离子会堆积在电极和电解质的界面，造成电池内部极化，使用寿命有限，也有可燃性和低离子传导的缺陷。为此，研究人员开始转移至研究有巨大发展前景的固态电解质，由于其可在电池中实现无浓度梯度和快速充电、放电的特点，令电池更安全及有更大功率容量。然而，固态电解质在室温下较低的离子电导率，局限了其大规模商业化生产的可行性。

申东明团队研发的单离子导电聚合物固态电池，能有效提高其阳离子电导率至少四倍，研究人员设计了一种阴离子网状聚合物，能把通过的阴离子捆绑缠绕在其中，透过调控离子选择性电解质的链段运动能力，让阳离子更快地通过。

阴离子网状聚合物的结构，由带有支链的聚乙二醇桥接硼根阴离子组成，通过使用不同的聚乙二醇和反应配比，从而调控所得聚合物的链段移动能力。

团队崭新的设计，为研究互穿网络聚合物中的离子传导性能提供新思路，有助于制备新一类高电导率电解质的设计规则。上述研究结果已在《化学工程期刊》发表。