近日,深圳大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院田雷/朱才鎮(zhèn)/徐堅(jiān)團(tuán)隊(duì),在Advanced Functional Materials(影響因子19,中科院JCR 1區(qū),Top期刊)上發(fā)表了題為《In Situ Hybrid Crosslinking Polymerization of Nanoparticles for Composite Polymer Electrolytes to Achieve Highly-Stable Solid Lithium–Metal Batteries》的研究論文。碩士生母可心為本文的第一作者,田雷副教授為本文通訊作者,通訊單位為深圳大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院、深圳大學(xué)低維材料基因工程研究組(LDMGI)。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、深圳市科技重大專項(xiàng)、深圳市科技計(jì)劃、廣東省引進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)計(jì)劃、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金以及中石油創(chuàng)新基金的支持。
復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)融合了無(wú)機(jī)和有機(jī)聚合物電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn),成為構(gòu)建固態(tài)電池的重要策略。但傳統(tǒng)復(fù)合填料的物理沉積和團(tuán)聚嚴(yán)重影響其結(jié)構(gòu)均勻性和離子傳輸性能,對(duì)于構(gòu)建均勻穩(wěn)定的復(fù)合電解質(zhì)仍然是該領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)之一。
圖1.納米粒子雜化交聯(lián)復(fù)合聚合物電解質(zhì)的原位制備示意圖
本研究工作提出了一種原位制備納米粒子雜化交聯(lián)復(fù)合聚合物電解質(zhì)(NHCPE)的策略,該策略首先在納米二氧化鈦(nano-TiO2)表面修飾環(huán)氧基團(tuán),以1,3-二氧戊環(huán)(DOL)為單體和nano-TiO2(modified)為粒子雜化中心進(jìn)行陽(yáng)離子催化的原位聚合,整個(gè)體系在電池內(nèi)部進(jìn)行原位固化。該策略不僅解決了傳統(tǒng)填料簡(jiǎn)單物理混合所造成易沉積和團(tuán)聚的問(wèn)題,還提高了聚合物電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性和界面穩(wěn)定性。NHCPE在25°C下具有1.74 × 10?3S cm?1的高離子電導(dǎo)率和0.725的高鋰離子遷移數(shù)。鋰對(duì)稱電池能夠在0.5 mA cm?2下穩(wěn)定沉積/剝離超過(guò)1000 h。此外,組裝的LFP| NHCPE |Li電池在1C和25°C下表現(xiàn)出142.6 mAh g?1(1000th)的高放電比容量,以及~90%的高容量保持率。NHCPE極大地抑制了復(fù)合電解質(zhì)易團(tuán)聚的缺陷,解決了聚醚電解質(zhì)易分解、熱穩(wěn)定性低和安全性差的問(wèn)題,為高穩(wěn)定性復(fù)合聚合物電解質(zhì)的設(shè)計(jì)和工業(yè)應(yīng)用開(kāi)辟了一條新途徑。
圖2. 鋰金屬電池循環(huán)性能測(cè)試NHCPE(PDOL@nanoTiO2)a、b)LFP|PDOL@nanoTiO2|Li的倍率性能和相應(yīng)的充放電曲線。c) 使用PDOL@nanoTiO2和PDOL的Tafel圖。d) LFP|PDOL@nanoTiO2|Li, LFP|PDOL|Li電池在1C下的長(zhǎng)周期性能。e) LFP|PDOL@nanoTiO2|Li電池充放電曲線。f)LiCoO2|PDOL@nanoTiO2|Li, LiCoO2|PDOL|Li電池在1C下的循環(huán)性能。g)LiCoO2|PDOL@nanoTiO2|Li電池的充放電曲線。
文獻(xiàn)詳情
Kexin Mu, Weiliang Dong, Weijian Xu, Zhennuo Song, Ruixue Wang, Liuyishun Wu, Hong Li, Qiang Liu, Caizhen Zhu, Jian Xu, and Lei Tian*,In Situ Hybrid Crosslinking Polymerization of Nanoparticles for Composite Polymer Electrolytes to Achieve Highly-Stable Solid Lithium–Metal Batteries.Adv. Funct. Mater.2024, 2405969
https://doi.org/10.1002/adfm.202405969
作者簡(jiǎn)介及招聘
田雷,深圳大學(xué)副教授,深圳市海外高層次人才?,F(xiàn)任《高分子通報(bào)》編委。主要從事功能高分子材料合成方法學(xué)與應(yīng)用研究,包括高分子設(shè)計(jì)合成、寬溫域高電導(dǎo)固態(tài)聚合物電解質(zhì)、高安全高能量密度固態(tài)聚合物電池以及高強(qiáng)高韌軟材料的設(shè)計(jì)制備與應(yīng)用等,主持或參與國(guó)家自然基金、省市重點(diǎn)項(xiàng)目等多項(xiàng),在Advanced materials、Angew. Chem. Int. Ed.,Advanced functional materials、Macromolecules等國(guó)際知名期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文多篇。團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期招聘博士后/研究助理。研究方向包括但不限于高分子合成、固態(tài)聚合物電解質(zhì)、計(jì)算化學(xué)等。