林欣蓉課題組報道新型可見光催化原位方法合成固態(tài)電解質(zhì)用于固態(tài)鋰電池
近日，云南大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院林欣蓉課題組開發(fā)了一種通過可見光誘導(dǎo)的無溶劑可控自由基原位聚合合成交聯(lián)聚乙二醇丙烯酸酯固體聚合物電解質(zhì)的方法。該成果以“Solvent-Free Synthesis of the Polymer Electrolyte via Photo-Controlled Radical Polymerization: Toward Ultrafast In-Built Fabrication of Solid-State Batteries under Visible Light”為題發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces上（中科院一區(qū)；影響因子：8.758；DOI: 10.1021/acsami.0c21461）。論文第一作者為2018級碩士研究生文鵬，第一通訊單位為云南大學(xué)，通訊作者為化學(xué)工程與科學(xué)學(xué)院林欣蓉副教授。
聚合物固體電解質(zhì)因其具有良好的熱穩(wěn)定性以及化學(xué)穩(wěn)定性，輕的質(zhì)量，簡易的制作工藝等優(yōu)勢，受到了廣泛的關(guān)注。原位聚合構(gòu)建聚合物電解質(zhì)已被大量文獻證實是改善電解質(zhì)與電極表面接觸的有效方法。然而現(xiàn)有原位聚合技術(shù)常常需要熱，紫外線，或γ射線引發(fā)聚合，并經(jīng)常添加一些溶劑以避免高濃度對聚合反應(yīng)活性種傳播的影響，這很難避免系統(tǒng)中有溶劑殘留，這不僅增加了聚合物固體電解質(zhì)的制備的復(fù)雜性，同時，系統(tǒng)中殘留的溶劑和電極材料的副反應(yīng)也增加了電池循環(huán)系統(tǒng)的容量衰減和安全問題。
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通過可見光誘導(dǎo)無溶劑原位聚合的方法可以綠色高效地獲得高轉(zhuǎn)化率，超薄，界面接觸優(yōu)良的聚合物固體電解質(zhì)體系，這不僅消除了內(nèi)在溶劑的影響，而且得到的交聯(lián)聚乙二醇丙烯酸酯電解質(zhì)具有室溫下良好的電化學(xué)性能以及循環(huán)性能，有潛力作為下一代高安全性，好的經(jīng)濟效應(yīng)與環(huán)境效應(yīng)的固態(tài)電池體系。利用可見光誘導(dǎo)可控自由基聚合反應(yīng)條件溫和綠色的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)在5分鐘高效地合成高轉(zhuǎn)化率（99%）的超薄固體聚合物電解質(zhì)，并且利用原位聚合可以填補電極表面空缺從而提高電解質(zhì)與電極表面接觸的優(yōu)勢，實現(xiàn)了鋰離子在電極表面與固體電解質(zhì)之間的快速傳導(dǎo)，因此得到了室溫下高的鋰離子電導(dǎo)率（1.5 × 10?4 S cm?1）以及優(yōu)良的界面接觸。將該交聯(lián)聚合物固體電解質(zhì)組裝的LFP/Li電池可以在室溫0.1 C倍率下得到高的放電面容量1.7 mAh cm?2 (164.6 mAh g?1)，此外，Li/Li電池也可穩(wěn)定鋰剝離沉積超過270小時體現(xiàn)了良好的鋰枝晶抑制的能力。
該工作獲得國家自然科學(xué)基金、云南大學(xué)引進人才啟動基金、教育部長江學(xué)者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃資助。
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