全固态二次电池因其高安全性而被称为下一代锂离子电池。据外媒报道，韩国电子与通信研究所（Electronics and Telecommunications Research Institute，ETRI）研究人员成功开发出关键技术，一种基于粘合剂材料的分离膜，可用于全固态二次电池。

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该材料在与固体电解质粉末混合的过程中，无需使用溶剂，在受到机械剪切（施加力）时很容易发生纤维化。这种固体电解质膜制造简单快捷，而且非常薄且坚固。相关研究成果已发表于期刊《Small》。

一般而言，在全固态二次电池的研究中，当在制造过程中使用硬质固体电解质时，为了增加膜的耐久性，厚度被设定为几百微米（µm）至1毫米（mm）。然而，与传统的聚合物分离膜相比，其缺点是太厚，导致能量密度损失非常大。

研究团队应用了一种在施加机械剪切（力）时表现出纤维化行为的粘合剂材料，并通过干法工艺制造出厚度为18µm的超薄固体电解质膜，该厚度接近现有商业化锂离子电池分离膜的厚度。

通过此种方法，研究团队大幅缩小了电池体积，并制造出了高能量密度、高性能的全固态二次电池。可以说，与厚度为1毫米的固体电解质膜相比，能量密度提高了10倍之多。

这项研究将通过厚度接近现有商业化聚合物分离膜的固体电解质膜，在大幅减小电池体积和重量的同时，提高充电和放电之间的离子传输速率，从而实现高能量密度的全固态二次电池的开发。

该研究还揭示了粘合剂材料的分子量与牢固缠结程度之间的相关性，为开发优化的超薄固体电解质膜提供了工艺标准。这使得在制造过程中使用正确数量的粘合剂生产出具有成本效益的膜形状成为可能。

全固态二次电池作为下一代二次电池而备受关注，它是一种通过将离子转移介质从液体更改为固态材料来显着提高安全性的电池系统，消除了诸如点火、爆炸和泄漏等风险。

这些全固态二次电池的关键材料是固态电解质膜，它可以传输离子，同时防止阳极和阴极直接接触。在传统的锂离子电池中，电解质膜既充当液体电解质，又充当隔膜。

在电池生产过程中，液体电解质通过直接注射制造，而固体电解质则以膜的形式单独制造并应用于电池生产。

另一方面，干法工艺将粉末状固体电解质与纤维粘合剂机械混合以生产膜，最大限度地减少了粘合剂含量并消除了溶剂的使用，从而产生了高离子导电性固体电解质膜，与传统的基于浆料的流延工艺相比，该膜更坚固，厚度更容易控制。

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ETRI研究人员通过优化机械剪切工艺，成功生产出超薄固体电解质膜，该工艺最大限度地提高了纤维粘合剂的缠结程度，这对于干法工艺至关重要。

研究人员通过结构分析，量化了聚合物粘合剂的分子量与纤维化过程中缠结程度之间的相关性。通过优化剪切过程中的工艺温度和时间，可以诱导高达98%的聚合物粘合剂纤维化，形成具有强缠结结构的粘合剂网络。

ETRI智能材料研究部门首席研究员Park Young Sam表示：“成功制造出具有隔膜级厚度的大规模固体电解质膜，有望显著提高能量密度，从而提高具有高价格竞争力的全固态二次电池的商业化潜力。”

ETRI智能材料研究部门首席研究员Shin Dong Ok也表示：“通过深入了解聚合物粘合剂的纤维化，我们用简单快速的工艺解决了一直以来备受挑战的超薄固体电解质膜问题。”

研究人员特别表示，该研究成果提供了现有干法工艺中尚未解决的最佳剪切工艺标准，可拓展至全固态二次电池的复合正极和负极，并可省去使用造成环境污染的溶剂，具有重要意义。

虽然ETRI研究人员在这项研究中专注于固态电解质减薄，但他们计划开展研究以进一步提高离子电导率性能并实现与电极的稳定界面控制。研究人员还制造了一种应用了超薄固体电解质膜的袋式电池，并报告了稳定的充电/放电结果，表明了商业化的可能性。