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AFM：用于高能锂金属电池的3D打印两性分子增强固体聚合物电解质

NavyLIu
2025-01-21


image.png制备可控性、机械性能、离子电导率和工作电压窗口等因素限制了固体聚合物电解质（SPE）在锂金属电池中的实际应用。近日，北京化工大学牛津、中国航天科技创新研究院王鹏飞、Liu Mengyue提出了一种结合两性分子修饰的3D打印策略，有效解决了聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PH）基SPE的问题。

 

本文要点：

1) 天冬氨酸（Asp）羧基产生的供电子性质诱导了聚偏氟乙烯的顺式构象变化，从而增强了Li+在聚合物链上的传输和阴离子固定。此外，Asp的两性官能团同时促进锂盐解离和Li+与N，N-二甲基甲酰胺的去溶剂化，从而在电极和电解质之间形成稳定的Li3N/LiF富集界面。

2) 此外，3D打印技术提高了SPE膜的连续性和均匀性，进一步提高了离子电导率和机械性能。因此，SPE表现出高的离子电导率（1.20×10−4 S cm−1）、大的转移数（0.68）、宽的电化学窗口（4.6 V）和良好的抗拉强度（≈110 MPa），使半电池在2000小时内具有良好的循环性能，过电位低至40 mV。此外，带有SPE的软包电池可提供高能量密度（492 Wh kg−1和1303 Wh L−1），具有良好的应用前景。

 

参考文献：

Tao Zhang et.al 3D printing zwitter Molecule-Enhanced Solid Polymer Electrolytes for High-Energy Lithium Metal Batteries Adv. Functional Mater. 2025

DOI: 10.1002/adfm.202424362

https://doi.org/10.1002/adfm.202424362




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