高电压固态锂电池新发现！聚合物电解质规划有了新办法

时间: 2024-11-26 08:56:38 |   作者: 新闻中心

  姑苏纳米所研讨员沈炎宾团队提出一种阴离子调制聚合物电解质（以下简称AMPE）规划概念，研制了统筹高电压正极和锂负极界面安稳性、且室温电导率高的聚合物电解质，在高电压固态锂金属电池中取得了杰出的循环安稳性。相关效果发表于Angewandte Chemie International Edition。

  聚合物电解质具有十分杰出的柔性，可与电极资料构成低阻抗界面，在固态电池中具有十分杰出的使用远景。但是，聚合物电解质一般室温电导率较低，且电化学窗口较窄，不适用于高比能固态锂金属电池。因而，开发具有高离子电导率和杰出界面相容性的聚合物电解质是固态电池范畴的重要研讨方向之一。团队根据单离子聚合物电解质的开发、界面传输机制的研讨、固态电极传输网络的构建等前期研讨，提出用以匹配高电压固态锂电池的聚合物电解质的规划办法。

  详细来讲，该作业选用耐高电压且具有高电荷密度的离子液体单体为聚合物骨架，以保证聚合物链在正极侧的高电压耐受性和满足的载流子。未处理聚离子液体电解质电荷密度会集且锂盐解离才能弱的问题，团队引进阴离子受体，使用其缺电子基团与离子液体单体上的阴离子相互作用，促进电解质中阴离子的均匀化散布，并进步电解质的锂离子搬迁数，一起协助解离锂盐阴阳离子对，促进自在锂离子的生成。

  值得一提的是，理论核算和试验研讨之后发现，阴离子受体中缺电子基团与锂盐阴离子TFSI?之间的相互作用降低了锂盐阴离子的LUMO（最低未占有分子轨迹），使其更简单在锂金属负极上被复原，然后分化构成安稳的电解质界面层，进步锂金属负极的循环安稳性。经过以上规划，取得的AMPE具有较高的离子电导率，较高的锂离子搬迁数以及较宽的电化学安稳窗口，还可以有用按捺锂枝晶的成长。

  本研讨使用阴离子受体调制耐高电压聚离子液体的电荷密度，规划出了一种高性能聚合物电解质。阴离子受体助力解离阴阳离子对促进游离锂离子的生成，且阴离子锚定效应将锂离子搬迁数从0.13进步到0.41。一起缺电子基团与TFSI?之间的强相互作用促进了TFSI?的复原分化，在锂负极标明发生电化学安稳的SEI（固体电解质界面），进步了高电压锂金属电池的循环安稳性，该规划办法为研制用于高比能固态锂电池的聚合物电解质供给了新的思路。

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