AEM: 构象调控介电聚偏氟乙烯基固态电解质实现高效锂盐解离和锂离子传输

小学生

2023-03-06

由于聚合物解离锂盐和传输离子能力较差，聚合物固态电解质表现出较低的离子电导率 (≈10⁻⁷–10⁻⁵ S cm⁻¹) 和锂离子迁移数 (t_Li+≈0.2–0.4)。近日，深圳大学Yan-Fei Huang，Chen Liu和清华大学深圳研究院Yan-Bing He课题组开发了一种由高介电性聚（偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯）（TerP）和全反式聚（偏氟乙烯-三氟乙烯）（CoP）组成的聚合物固态电解质，可同时促进锂盐的解离和离子传输。

本文要点

1)   作者发现高介电常数增加了-CH₂CF₂极性基团的极性，从而产生了强电负性端基促进锂离子从锂盐中解离出来；

2)   全反式构象保证了所有氟原子都位于链的一侧，构成了离子快速跃迁通道；

3)   基于TerP/CoP的固态电解质（TC SPE）表现出高离子电导率 (2.37*10⁻⁴ S cm⁻¹)和锂离子迁移数(t_Li+≈0.61)。其锂对称电池可稳定循环超过4500 h，LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂/TC SPE/Li电池在1C和2C下可分别稳定循环1000周和600周。

参考文献：

Yan-Fei Huang, Jian-Ping Zeng, Shuang-Feng Li, Chen Dai, Jun-Feng Liu, Chen Liu, Yan-Bing He, Conformational Regulation of Dielectric Poly(Vinylidene Fluoride)-Based Solid-State Electrolytes for Efficient Lithium Salt Dissociation and Lithium-Ion Transportation, Adv. Energy Mater., 2023

DOI: 10.1002/aenm.202203888

https://doi.org/10.1002/aenm.202203888