随着全球都在努力摆脱化石燃料，电动汽车和电网级储能系统对电池的需求也在持续增长。但是，电池数量的增加也导致了更多有害材料的使用，如全氟和多氟烷基物质，此类物质也被成为PFA或“永久性的化学物质”。某些PFA与儿童发育迟缓、生育能力下降、癌症风险增加以及免疫反应减弱有关，而且已在水、空气、鱼类和土壤中被发现，世界各地的人类和动物血液中也发现了该物质。

此外，现代电池中也含有部分的PFA。电池的正极末端，即阴极，会使用一种名为聚偏二氟乙烯（PVDF）的少量PFAS化合物作为粘合剂，一种将颗粒粘合在一起的胶水。与此同时，电池电解质中会使用含氟溶剂，但并非所有含氟化合物都是PFAS。

据外媒报道，在此背景下，美国芝加哥大学普利兹克分子工程学院（the UChicago Pritzker School of Molecular Engineering）的研究人员研发了一种结合了无机和聚合物材料的电池电解质，适用于化学领域。此种混合电解质是固态无机电解质（具有极高的离子迁移效率）和聚合物电解质的混合物。该研究旨在预防PFAS污染，为未来的研究人员提供一套安全且强大的化学物质，以支持未来电池设计领域的探索，将“永远的化学物质”转变成“永不使用的化学物质。”

电池研究（图片来源：芝加哥大学普利兹克分子工程学院）

该项研究成果发表于《材料化学》（Chemistry of Materials）期刊，研究人员通过一种创新的一锅法原位合成范例，研发出一类硫化物-聚合物材料。研究人员透露，Amanchukwu Lab实验室的新技术可以同时在同一容器中构建无机和聚合物电解质。此种一锅原位法生成了可控且均匀的混合物，将无机固体的导电性与聚合物材料的柔韧性结合在一起。

以二氯乙烷（DCE）为测试用例，研究人员展示了该聚合材料和无机电解质的形态，而且二者都能实现可控且均匀的分布。此外，该材料在锂金属电池中的应用研究表明，其原位材料相较于此前的非原位聚合物 硫化物控制相比，在机械性能、离子电导率以及对锂金属的循环性能方面具有更优的表现。

与此同时，与商用电池相比，采用该材料设计成的锂离子电池具有更长的循环寿命以及更好的倍率性能，而且能够在更宽泛的温度范围内工作，在60摄氏度至零下40摄氏度的温度范围内，都能稳定循环。

不过，也存在一些缺点。例如，部分氟化电解质无法在电池的负极上形成如预期一样的保护涂层。不过，通过添加一些非PFAS的添加剂，该研究团队能够克服此类问题，打造了一种低温下循环性能良好且充电速度更快的电池。

此外，研究人员指出，虽然本研究重点在电池电解质，但是该项新技术预计会对半导体研究、电子设备、工业涂料、密封剂以及其他依赖混合材料的领域产生影响。