Nature Sustainability：固态电池电解质中可再生纤维素生物聚合物的分子工程
NavyLIu
2024-09-05
作为最丰富和可再生的生物聚合物，纤维素在医疗保健、包装、电子和环境修复等一系列领域都有应用，有助于向可持续发展过渡。近日，中国科学院大学曹安民、Li Yutao、乔燕应用了一种绿色和可扩展的工艺，将纤维素转化为电解质，其锂（Li）离子电导率为1.09×10−3 S cm−1，转移数为0.81，机械强度为12 MPa。
本文要点：
1) 该工艺利用纤维素中丰富的羟基，通过酯化反应被邻苯二甲酸酐取代，形成邻苯二甲酸纤维素（CP）。实验和理论分析相结合表明，引入邻苯二甲酸酯基团不仅对于确保与锂离子的有效多氧相互作用以创建快速离子传输通道至关重要，而且有助于形成分子间氢键，从而获得优异的机械性能。
2) CP生物聚合物薄膜甚至与大多数商业阴极材料兼容，固态Li/CP/LiFePO4电池在1000次循环中表现出比具有易燃有机液体电解质的基线锂离子电池更好的性能和良好的稳定性。
Jinyang Li et.al Molecular engineering of renewable cellulose biopolymers for solid-state battery electrolytes Nature Sustainability 2024
DOI: 10.1038/s41893-024-01414-7
https://doi.org/10.1038/s41893-024-01414-7
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