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忻獲麟團(tuán)隊(duì)Angew：SIC助力鋰金屬負(fù)極！
來(lái)源： 時(shí)間：2023-09-07 09:55:40 瀏覽：1684次

第一作者：賀玉彬

通訊作者：忻獲麟教授

通訊單位：加州大學(xué)爾灣分校

DOI：10.1002/anie.202308309


01

研究背景

鋰（Li）金屬具有極高的能量密度（3680 mAh g-1）等優(yōu)點(diǎn)，但循環(huán)過(guò)程中Li枝晶的生長(zhǎng)會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患，極大地限制了其實(shí)際應(yīng)用。大部分聚合物電解質(zhì)是基于中性聚合物骨架和鋰鹽的二元體系，這類聚合物電解質(zhì)具有雙離子導(dǎo)電特性，陰陽(yáng)離子都能自由遷移。由于陰離子不參與電極反應(yīng)，陰離子的遷移降低了Li+遷移數(shù)，并導(dǎo)致濃差極化和鋰鹽消耗等問(wèn)題，最終誘發(fā)Li枝晶的生成。基于此，加州大學(xué)爾灣分校的忻獲麟教授團(tuán)隊(duì)采用UV誘導(dǎo)自由基聚合策略合成了一種具有單離子導(dǎo)電特性的新型聚合物電解質(zhì)（Single ion conductor, SIC）。由于陰陽(yáng)離子通過(guò)共價(jià)鍵相連，陰離子被固定在聚合物骨架上，鋰離子是唯一的載流子，因此該SIC表現(xiàn)出高的Li+高遷移數(shù)和離子傳導(dǎo)率。


02

文章要點(diǎn)

要點(diǎn)一：以商業(yè)化聚合物單體、交聯(lián)劑、塑化劑和光引發(fā)劑為原料，作者采用UV誘導(dǎo)策略一步制備出具有高遷移數(shù)（0.85）和高離子傳導(dǎo)率（6.3×10-5 S/cm@RT）的SIC電解質(zhì)。

要點(diǎn)二：作者合成了具有相似性質(zhì)（交聯(lián)度、Li濃度、EO/Li比）的雙離子導(dǎo)體（Dual ion conductor, DIC）電解質(zhì)，并系統(tǒng)研究了遷移數(shù)對(duì)電解質(zhì)電化學(xué)性質(zhì)的影響。

要點(diǎn)三：該工作從宏觀、微觀以及原子層面深刻揭露了離子遷移數(shù)對(duì)鋰金屬沉積行為的調(diào)控作用，為設(shè)計(jì)高性能聚合物電解質(zhì)提高了新的視野。


03

圖文展示

圖1. UV誘導(dǎo)合成SIC聚合物電解質(zhì)的示意圖

圖2. SIC和DIC電解質(zhì)中的力學(xué)特性和電學(xué)特性表征

圖3. Li-Li對(duì)稱電池中SIC和DIC電解質(zhì)的電化學(xué)行為分析

圖4. 系統(tǒng)分析SIC和DIC對(duì)鋰負(fù)極界面和沉積行為的影響

圖5. Li-Li對(duì)稱電池和Li-LFP全電池的長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性

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