固態(tài)鋰電池具有高安全性和高能量密度，被視為下一代儲能體系的重要發(fā)展方向。在傳統(tǒng)固態(tài)電池中，離子傳導(dǎo)與離子儲存功能分別由電解質(zhì)和電極材料承擔(dān)，導(dǎo)致電極/電解質(zhì)界面阻抗大、離子傳輸效率低。為解決上述界面難題，中國科學(xué)院金屬研究所科研團(tuán)隊在聚合物體系中，實現(xiàn)了具有分子尺度界面的一體化電極-電解質(zhì)材料。為提升固態(tài)電池電化學(xué)性能提供了新方案。
在前期對富硫聚合物電極材料和聚合物固態(tài)電解質(zhì)的研究基礎(chǔ)上，團(tuán)隊利用聚合物分子的設(shè)計靈活性和界面適應(yīng)性，在主鏈上共價引入具有離子傳導(dǎo)功能的乙氧基團(tuán)和氧化還原活性的短硫鏈，制備出兼具高離子傳輸能力（離子電導(dǎo)率達(dá)1.0 × 10-4?S cm-1，50 °C）與高離子儲存功能（放電比容量達(dá)491.7 mAh g-1）的分子尺度界面一體化聚合物材料P(EO2-S3)。實驗與理論計算顯示，P(EO2-S3)的電子結(jié)構(gòu)可隨電位發(fā)生可逆轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)在不同電位區(qū)間離子傳輸與存儲行為的可控切換，拓展了其在固態(tài)電池中的多樣化應(yīng)用場景。基于P(EO2-S3)構(gòu)建的一體化柔性電池具有高達(dá)20,000次的抗彎折性能和快速反應(yīng)動力學(xué)。研究發(fā)現(xiàn)，將P(EO2-S3)作為常規(guī)正極聚合物電解質(zhì)時，其氧化還原活性可在特定電位下被激活，從而將正極的能量密度提升86%。
上述研究深化了科研人員對聚合物中離子傳輸與存儲機(jī)制的認(rèn)知，并為發(fā)展高性能一體化電極-電解質(zhì)材料提供了新的設(shè)計思路與研究范式。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金等的支持。
論文鏈接
一體化聚合物電極-電解質(zhì)材料的設(shè)計
一體化聚合物的電化學(xué)性能及電位依賴的離子傳輸-儲存機(jī)制
本文鏈接：研究提出固態(tài)鋰電池界面調(diào)控新方案http://www.sq15.cn/show-12-1843-0.html
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