林欣蓉課題組在Advanced Functional Materials發(fā)表聚合物固態(tài)電解質(zhì)研究成果
近日，化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院林欣蓉課題組在Advanced Functional Materials（Nature Index期刊，影響因子：16.836）上發(fā)表研究論文：“Fluorinated Bifunctional Solid Polymer Electrolyte Synthesized under Visible Light for Stable Lithium Deposition and Dendrite‐Free All‐Solid‐State Batteri”（DOI：10.1002/adfm.202101736，論文鏈接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202101736）。論文的第一通訊單位為云南大學(xué)，第一作者為云南大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院2018級(jí)碩士研究生賈旻祎，通訊作者為化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院林欣蓉副教授，。
固態(tài)聚合物電解質(zhì)由于其靈活的可加工性，高度可調(diào)節(jié)的化學(xué)功能性和成本效益，受到了廣泛關(guān)注。但是在鋰金屬表面不均勻的鋰沉積會(huì)導(dǎo)致充放電循環(huán)過程中鋰枝晶的生成，導(dǎo)致界面電阻變大，庫侖效率降低，帶來短路的安全性問題，嚴(yán)重阻礙了全固態(tài)鋰金屬電池的發(fā)展。
該工作首次發(fā)現(xiàn)并揭示了含氟聚合物電解質(zhì)在固態(tài)鋰電池中的弱溶劑化效應(yīng)。通過在可見光下通過光控自由基聚合方法合成的雙功能氟化固態(tài)電解質(zhì)，由共聚物側(cè)鏈中的聚醚來維持鋰離子的溶劑化，含氟側(cè)鏈可以通過形成Li-F相互作用來穩(wěn)定負(fù)極-電解質(zhì)界面，這將促進(jìn)鋰離子從強(qiáng)Li-O相互作用中解離，并加強(qiáng)鋰離子溶劑化中的陰離子的參與，有利于穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面形成。在鋰剝離沉積測(cè)試中，以0.05到0.2 mA cm-2不同的電流密度下均超過1500小時(shí)的穩(wěn)定循環(huán)，表現(xiàn)出強(qiáng)大的鋰沉積穩(wěn)定性，且形成富含LiF的穩(wěn)定固體電解質(zhì)界面。電解質(zhì)有著高于5.0 V的電化學(xué)窗口，并在組裝的LFP/Li和NCM/Li電池都有著穩(wěn)定的循環(huán)和99％的高庫倫效率，說明了其可以很好地抑制鋰枝晶的生成，并為開發(fā)具有高度安全性和實(shí)用性的全固態(tài)鋰離子電池提供了潛在方法。
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該課題組致力于以先進(jìn)材料和綠色化學(xué)為理念，設(shè)計(jì)、合成及表征新型高分子，發(fā)展高能低耗合成新型高性能電解質(zhì)的方法論，并將所合成的新型材料應(yīng)用于高效全固態(tài)鋰離子電池、超級(jí)電容器及醫(yī)藥科技柔性器件等領(lǐng)域。
以上工作獲得國家自然科學(xué)基金、云南大學(xué)引進(jìn)人才啟動(dòng)基金、教育部長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃資助。
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