EnSM：固体聚合物电解质中二维填料与聚合物链的耦合助力室温无枝晶锂金属电池

Nanoyu

2021-09-19

对高安全性、高能量密度全固态电池的迫切需求，引起了人们对基于聚乙烯氧化物（PEO）的固体聚合物电解质（SPE）的浓厚兴趣。然而，在不牺牲机械性能的情况下设计高离子电导率的SPE仍然是一个关键的挑战。

近日，哈工大王家钧教授报道了采用接枝偶联的方法设计了一种具有互穿网络的SPE。

文章要点

1）在设计的电解质BNNs-MPS-PEGDA （BNP）中，有机线性聚合物聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）通过硅烷偶联剂Kh-570（3-甲基丙烯氧基丙基三(三甲基硅氧烷)硅烷）与二维氮化硼纳米片（BNNs）进行化学连接。采用这种接枝偶联的方法，形成互穿网络，进而在分子水平提高SPE的力学性能。此外，含有氮化氮的网络作为电解质的干扰剂和阴离子陷阱，导致锂离子快速迁移非晶区域的产生。

2）实验结果显示，BNP具有超高强度力学性能（拉伸杨氏模量> 26.2 MPa，弹性模量> 6.54 GPa，回弹性能约100%）和高离子电导率（1.05×10^-4 Scm^-1，室温），以及高锂离子转移数（0.49）。含BNP的Li||Li对称电池在超过2000 h的循环试验中表现出良好的稳定性。此外，由于BNP具有稳定的电化学窗口(≈5.5V vs Li/Li⁺)，基于LiFePO₄正极的全电池在600次循环中表现出优异的循环性能，保持率为80%。此外，LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂全电池在室温下表现出优异的循环性能，保持率为87.5%。

所报道的策略为开发具有更高安全性和高能量密度的下一代电池开辟了一条有前途的途径。

参考文献

Hanwen An , Qingsong Liu , Jiale An , Shuaitong Liang , Xufeng Wang , Zhiwei Xu , Yujin T ong , Hua Huo , Nan Sun , Yinglin Wang , Yifan Shi , Jiajun Wang , Coupling Two-Dimensional Fillers with Polymer Chains in Solid Polymer Electrolyte for Room-Temperature Dendrite-Free Lithium-Metal Batteries,Energy Storage Materials(2021)

DOI：10.1016/j.ensm.2021.09.019

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.09.019