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，被認為是具有應(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鏈上的醚氧基團強烈的絡(luò)合-解絡(luò)合效應(yīng)，通過聚合物基體的鏈段運動實現(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，增強其鏈段的運動，從而提高電解質(zhì)的離子電導率。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）匹配時容易發(fā)生氧化分解，電解質(zhì)的電化學穩(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)室溫離子電導率仍較低，僅為10^-8-10^-6Scm^-1，且具有較大的溫度依賴性，遠不能滿足實際的需要。添加無機填料、液體電解質(zhì)、塑腈及離子液體等得到的復合型電解質(zhì)體系是提高其離子電導率的有效途徑。

聚合物電解質(zhì)的離子電導率

與液態(tài)電解質(zhì)不同，固態(tài)電解質(zhì)無法流動或滲透到電極材料的空隙中，導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)和負極之間的純物理疊加會產(chǎn)生很多界面，包括正極/電解質(zhì)、電解質(zhì)/負極、正極/負極界面和集流體等。這些界面又可進一步分為空隙、通過化學反應(yīng)或電化學反應(yīng)形成的界面及晶界等。

聚合物固態(tài)電解質(zhì)在與正、負電極材料匹配時，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前固態(tài)電池發(fā)展的關(guān)鍵因素。目前，如何進一步改善固/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。為致力于固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)的企業(yè)，科研院校，以及電動車、儲能、特種應(yīng)用等終端企業(yè)提供信息交流的平臺，開展產(chǎn)、學、研合作，共同推動行業(yè)發(fā)展。屆時，浙江工業(yè)大學劉育京教授將作題為《聚合物全固態(tài)電池功能復合界面的精細化研究》的報告。報告將圍繞聚合物基全固態(tài)高比能鋰電池中功能復合界面的微觀構(gòu)效關(guān)系研究，針對界面功能復合結(jié)構(gòu)的形成機理與演變規(guī)律等關(guān)鍵科學問題，從納米尺度討論并揭示二次電池中功能復合界面作用機制，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，首次以實驗驗證了近50年的聚合物固態(tài)電解質(zhì)界面結(jié)構(gòu)的理論預測。3.提出了高分子功能復合結(jié)構(gòu)對界面的穩(wěn)定機制，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)大學材料科學與工程學院健行特聘教授，教授，博士生導師。本科畢業(yè)于浙江大學竺可楨學院，浙江大學高分子材料博士學位。主要研究方向為高比能二次電池功能復合界面的納米尺度結(jié)構(gòu)演變規(guī)律與調(diào)控機制。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。主持國家自然科學基金面上項目等項目，曾獲浙江省優(yōu)秀博士學位論文提名論文獎。2021年主講的《青年科學家“跟著總書記學思維”》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競賽工科組一等獎（全國前五名），2019年獲浙江省第十一屆高校青年教師教學競賽工科組特等獎第一名。

參考來源：

陳龍等.聚合物固態(tài)鋰電池電解質(zhì)/負極界面

王豐玥等.全固態(tài)鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)的研究進展

劉玉龍等.聚氧乙烯基聚合物固態(tài)電池的界面研究進展

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）

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