革命性突破！超薄固態電解質膜引領全固態電池新時代

韓國研究團隊在全固態二次電池領域取得重大突破，成功開發出關鍵技術，這項研究成果已於去年底發表於國際知名期刊《Small》的封面故事。全固態電池被譽為次世代鋰離子電池，因其高安全性備受矚目。

韓國電子通訊研究院（ETRI）的研究團隊創新地採用一種特殊黏合劑材料，在與固態電解質粉末混合過程中，無需使用溶劑即可透過機械剪下作用形成纖維化結構，成功開發出超薄固態電解質膜。這項製程不僅簡單快速，且能製作出極薄且堅固的電解質膜。

傳統全固態電池研究中，為確保膜材的耐用性，通常會將厚度設定在數百微米至1毫米之間。然而，這種做法導致能量密度大幅降低。ETRI團隊另闢蹊徑，運用機械剪下作用下會產生纖維化行為的黏合劑材料，透過乾式製程成功製造出厚度僅18微米的超薄固態電解質膜，其厚度已接近現有商用鋰離子電池隔離膜。

這項突破性技術不僅大幅縮減電池體積，更創造出高能量密度、高效能的全固態二次電池。與1毫米厚的固態電解質膜相比，能量密度最高可提升10倍之多。研究團隊更深入探討了黏合劑材料分子量與纖維纏結程度之間的關聯性，為開發最佳化超薄固態電解質膜提供了製程標準，使生產過程能精準控制黏合劑用量，有效降低製造成本。

全固態二次電池作為次世代電池系統，透過將離子傳導介質從液態改為固態，徹底消除了起火、爆炸和洩漏等安全隱患。其中，固態電解質膜是關鍵材料，它不僅負責離子傳導，更需防止正負極直接接觸。與傳統鋰離子電池不同，全固態電池的電解質膜同時兼具電解質和隔離膜的功能。

ETRI研究團隊特別最佳化了機械剪下製程，使纖維狀黏合劑的纏結程度達到最大化。透過結構分析，研究人員量化了高分子黏合劑分子量與纖維化過程中纏結程度的相關性。透過最佳化剪下過程的溫度和時間，成功誘匯出高達98%的聚合物黏合劑纖維化，形成具有強纏結結構的黏合劑網路。

ETRI智慧材料研究部首席研究員樸永三表示：「成功製造出具有隔離膜等級厚度的大面積固態電解質膜，將顯著提升能量密度，這將大大增加全固態二次電池的商業化潛力，並提升價格競爭力。」另一位首席研究員申東旭則強調：「透過深入理解聚合物黏合劑的纖維化機制，我們以簡單快速的製程解決了超薄固態電解質膜這項長期難題。」

這項研究的重要性在於，它為現有乾式製程提供了最佳剪下製程標準，這項技術不僅可擴充套件至全固態電池的複合正負極，更能完全避免使用會造成環境汙染的溶劑。ETRI團隊在專注於固態電解質薄化的同時，也計劃進一步研究如何提升離子導電效能，並實現與電極的穩定介面控制。研究人員已成功製造出應用超薄固態電解質膜的軟包電池，並獲得穩定的充放電測試結果，顯示出極佳的商業化前景。

這項研究由ETRI首席研究員申東旭和樸永三擔任通訊作者，韓國科學技術聯合大學院大學碩博連讀生尹錫潤擔任第一作者。這項突破性技術將為全固態電池的發展開啟新篇章，為未來能源儲存技術帶來革命性變革。