中國粉體網(wǎng)訊 聚合物固態(tài)電解質(zhì)是由極性高的聚合物和金屬理鹽絡(luò)合而成，因其具有與電極材料間的反應(yīng)活性低、質(zhì)量輕、易加工成膜、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是具有應(yīng)用前景的固體電解質(zhì)材料。目前研究最多的體系是聚氧化乙烯（PEO）基電解質(zhì)。該電解質(zhì)的Li+傳輸主要是利用Li+同PEO鏈上的醚氧基團(tuán)強(qiáng)烈的絡(luò)合-解絡(luò)合效應(yīng)，通過聚合物基體的鏈段運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)Li+遷移。但是，該聚合物基體易結(jié)晶，使得電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率低。通過共混、共聚和交聯(lián)等方法對PEO基體改性，抑制其基體結(jié)晶，增強(qiáng)其鏈段的運(yùn)動(dòng)，從而提高電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率。此外，該體系在與高能量密度氧化物正極材料（LiCoO、三元材料等）匹配時(shí)容易發(fā)生氧化分解，電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性差。通過正極表面包覆可以抑制氧化物正極與PEO基體間的副反應(yīng)，滿足高電壓正極的使用要求。相比PEO體系聚碳酸乙烯酯（PEC）、聚碳酸丙烯酯（PPC）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯腈（PAN）、聚（偏氟乙烯-六氟丙烯）（P（VDF-HFP））、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）具有較高的電化學(xué)穩(wěn)定性，但單純由聚合物與鋰鹽組成的聚合物電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率仍較低，僅為10-8-10-6Scm-1，且具有較大的溫度依賴性，遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際的需要。添加無機(jī)填料、液體電解質(zhì)、塑腈及離子液體等得到的復(fù)合型電解質(zhì)體系是提高其離子電導(dǎo)率的有效途徑。
聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率
與液態(tài)電解質(zhì)不同，固態(tài)電解質(zhì)無法流動(dòng)或滲透到電極材料的空隙中，導(dǎo)致粒子之間的物理接觸性能較差。由于全固態(tài)鋰離子電池中的所有組件都是固態(tài)，正極、電解質(zhì)和負(fù)極之間的純物理疊加會(huì)產(chǎn)生很多界面，包括正極/電解質(zhì)、電解質(zhì)/負(fù)極、正極/負(fù)極界面和集流體等。這些界面又可進(jìn)一步分為空隙、通過化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)形成的界面及晶界等。
聚合物固態(tài)電解質(zhì)在與正、負(fù)電極材料匹配時(shí)，較大的界面阻抗，不良的界面接觸性能和易于鋰枝晶生長等問題都是限制當(dāng)前固態(tài)電池發(fā)展的關(guān)鍵因素。目前，如何進(jìn)一步改善固/固電解質(zhì)/電極材料間的界面相容性問題是當(dāng)前亟待解決的重大難題。
針對固態(tài)電池相關(guān)的技術(shù)、材料、市場及產(chǎn)業(yè)等方面的問題，中國粉體網(wǎng)將于12月20-21日在常州舉辦第四屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會(huì)。為致力于固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)的企業(yè)，科研院校，以及電動(dòng)車、儲(chǔ)能、特種應(yīng)用等終端企業(yè)提供信息交流的平臺(tái)，開展產(chǎn)、學(xué)、研合作，共同推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。屆時(shí)，浙江工業(yè)大學(xué)劉育京教授將作題為《聚合物全固態(tài)電池功能復(fù)合界面的精細(xì)化研究》的報(bào)告。報(bào)告將圍繞聚合物基全固態(tài)高比能鋰電池中功能復(fù)合界面的微觀構(gòu)效關(guān)系研究，針對界面功能復(fù)合結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理與演變規(guī)律等關(guān)鍵科學(xué)問題，從納米尺度討論并揭示二次電池中功能復(fù)合界面作用機(jī)制，展示敏感電池材料微觀解析及調(diào)控的特色系列研究：1.建立了自組裝單分子層構(gòu)筑高穩(wěn)定性鋰陽極界面的普適性方法，首次發(fā)現(xiàn)長程有序分子還原電解質(zhì)的界面催化作用，解決了電解質(zhì)不可控分解的突出難題。2.發(fā)展了敏感高分子及金屬鋰界面納米尺度可視化的表征方法，首次以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了近50年的聚合物固態(tài)電解質(zhì)界面結(jié)構(gòu)的理論預(yù)測。3.提出了高分子功能復(fù)合結(jié)構(gòu)對界面的穩(wěn)定機(jī)制，獲得了最高循環(huán)穩(wěn)定性之一的高比能金屬鋰電池。
專家簡介：
劉育京，浙江工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院健行特聘教授，教授，博士生導(dǎo)師。本科畢業(yè)于浙江大學(xué)竺可楨學(xué)院，浙江大學(xué)高分子材料博士學(xué)位。主要研究方向?yàn)楦弑饶芏坞姵毓δ軓?fù)合界面的納米尺度結(jié)構(gòu)演變規(guī)律與調(diào)控機(jī)制。以第一作者/（共同）通訊作者身份在Science，Nat.Commun.，Adv.Mater.，Angew.Chem.Int.Ed.，Acc.Chem.Res.，Adv.Funct.Mater.等國際知名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表研究論文，共發(fā)表論文80余篇，1篇入選中國百篇最具影響國際學(xué)術(shù)論文，10篇入選ESI高被引論文，H因子27。主持國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目等項(xiàng)目，曾獲浙江省優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名論文獎(jiǎng)。2021年主講的《青年科學(xué)家“跟著總書記學(xué)思維”》之創(chuàng)新思維，被中宣部評為全國優(yōu)秀理論宣講微視頻。2020年獲第五屆全國高校青年教師教學(xué)競賽工科組一等獎(jiǎng)（全國前五名），2019年獲浙江省第十一屆高校青年教師教學(xué)競賽工科組特等獎(jiǎng)第一名。
參考來源：
陳龍等.聚合物固態(tài)鋰電池電解質(zhì)/負(fù)極界面
王豐玥等.全固態(tài)鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)的研究進(jìn)展
劉玉龍等.聚氧乙烯基聚合物固態(tài)電池的界面研究進(jìn)展
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
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