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Chemical Engineering Journal:具有优异性能 锂金属电池中原位交联单离子凝胶聚合物电解质的制备

民咕咕
2020-01-17

常规的双离子导电凝胶聚合物电解质（GPE）因其液体和固体电解质的综合优势而引起了人们极大的关注。但是，它们的循环性能通常随着阴离子的浓度极化而降低。具有与聚合物或无机主链共价键合的阴离子的单一锂离子凝胶聚合物电解质（SLIGPE）可以通过助剂阴离子和移动离子之间的相互作用抑制阴离子的运动。特别是，可以均匀调节SLIGPE中的Li+沉积，以避免锂枝晶生长。近日，华东理工大学许军教授课题组通过将锂（4-苯乙烯磺酰基）（三氟甲磺酰基）酰亚胺（LiSTFSI）与聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（PEGDMA）原位交联，并用液体电解质浸泡，制备了新型3D结构的SLIGPE。所获得的SLIGPEs不仅促进了液体电解质的吸收并加速了Li+的迁移，而且对阴离子迁移也表现出很高的限制，这由SLIGPE-3.5的高离子电导率（室温下为2.74×10-5 S cm-1）和高锂离子转移数（0.622）证明。带有SLIGPE作为隔膜和电解质的对称锂电池的长循环寿命（在0.05 mA cm-2和0.1 mA cm-2下循环超过600 h）表明SLIGPE和电极之间拥有良好的界面稳定性。同时，LiFePO4 / SLIGPE-2 / Li在室温下150次循环后，在0.1C下的放电比容量为132.1 mAh g-1，容量保持率为80.0％，库仑效率为99.0％。此外，通过SEM证实了在循环过程中，锂枝晶的生长被显着抑制。密度泛函理论计算（DFT）证实了电解质中STFSI-侧基与离子之间的相互作用以及PEO链段与离子之间的相互作用。因此，这些性能优越的原位SLIGPE具有在锂金属电池中应用的巨大潜力。

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XiangGuan, QingpingWu, XiaowanZhang, XuhongGuo, ChilinLi, JunXu, In-situ crosslinked single ion gel polymer electrolyte with superior performances for lithium metal batteries[J], Chemical Engineering Journal, 2020.

DOI: 10.1016/j.cej.2019.122935

https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.122935