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Nat. Commun.西安交大團(tuán)隊(duì)在聚合物基固態(tài)電池研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展
來(lái)源：西安交通大學(xué)新聞網(wǎng) 2022-07-25
導(dǎo)讀：近日，西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院丁書江教授團(tuán)隊(duì)提出一種構(gòu)建先進(jìn)全固態(tài)電池的新型集成策略。相關(guān)工作以《以陰離子受體正極材料擴(kuò)展聚合物固態(tài)電解質(zhì)中的有效載流子》(Expanding the active charge carriers of polymer electrolytes in lithium-based batteries using an anion-hosting cathode)為題發(fā)表于《自然通訊》(Nat. Commun.)。
聚合物基固態(tài)電解質(zhì)（solid polymer electrolytes, SPEs）是克服液態(tài)金屬離子電池安全問(wèn)題并提升能量密度的潛在方案。然而，非反應(yīng)性陰離子遷移導(dǎo)致SPEs的電流負(fù)載能力受到嚴(yán)重限制，使電池循環(huán)壽命急劇下降。對(duì)于離子遷移受限的無(wú)溶劑固態(tài)電解質(zhì)體系，增強(qiáng)離子運(yùn)動(dòng)與能量轉(zhuǎn)化過(guò)程相關(guān)性的策略具有關(guān)鍵作用。受陰離子參與液體/凝膠系統(tǒng)電極反應(yīng)的啟發(fā)，西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院丁書江教授團(tuán)隊(duì)提出一種構(gòu)建先進(jìn)全固態(tài)電池的新型集成策略。團(tuán)隊(duì)采用陰離子受體材料聚乙烯二茂鐵(polyvinyl ferrocene, PVF)作為正極，聚合物鏈上的二茂鐵單元促使Li+與陰離子共同作為有效的電荷載體（圖1）。由于具有高效的離子利用率，與常見(jiàn)的固態(tài)電解質(zhì)（PEO-LiTFSI)匹配的Li||PVF電池表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能。在100 μA cm-2 時(shí)具有107 mAh g-1的放電比容量，并在1000 μA cm-2下具有62.9%的容量保持；陰離子參與電極反應(yīng)削弱了濃差極化對(duì)陽(yáng)極的劣化的影響，構(gòu)建的固態(tài)電池在300 μA cm-2下能夠穩(wěn)定循環(huán)超過(guò)4000次（圖1）。該工作為先進(jìn)聚合物基固態(tài)電池的設(shè)計(jì)構(gòu)建提供了新思路。圖1 陰離子受體正極聚乙烯基二茂鐵（PVF）的制備及Li||PVF電池的循環(huán)和倍率性能以上工作以《以陰離子受體正極材料擴(kuò)展聚合物固態(tài)電解質(zhì)中的有效載流子》(Expanding the active charge carriers of polymer electrolytes in lithium-based batteries using an anion-hosting cathode)為題發(fā)表于《自然通訊》(Nat. Commun.)。該論文第一作者為西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士生孫宗杰，化學(xué)學(xué)院郗凱教授為文章的共同第一作者。丁書江教授團(tuán)隊(duì)近年來(lái)一直致力離子導(dǎo)電聚合物的設(shè)計(jì)及應(yīng)用，前期工作已在《材料化學(xué)A》（Journal of Materials Chemistry A）和《納米能源》（Nano Energy）等國(guó)際期刊上發(fā)表。
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