哈爾濱理工大學翁凌教授課題組 Chem.Eng. J.：用于全固態鋰金屬電池的聚酰亞胺纖維復合聚合物固態電解質
2022-03-23 來源：高分子科技
近日，哈爾濱理工大學翁凌教授課題組在Chemical Engineering Journal上發表題為“Polymer nanofibers framework composite solid electrolyte with lithium dendrite suppression for long life all-solid-state lithium metal battery”的文章。該文章報道了聚酰亞胺纖維改性復合聚合物固態電解質在全固態鋰金屬電池中的應用研究。較高的理論比容量鋰金屬被認為是理想的負極材料，由于鋰在電解質和電極界面處的非均勻電沉積，限制了鋰金屬電池的廣泛應用（鋰枝晶的生長），導致鋰負極的粉化和不受限制的體積膨脹。將有機液態電解液替換成聚合物固態電解質是增加界面穩定性抑制鋰枝晶的有效辦法。基于聚酰亞胺高彈性模量、熱穩定性和電化學性能，設計了一種與聚酰亞胺纖維共混的新型復合聚合物固態電解質。聚酰亞胺纖維提高了復合電解質的彈性模量和拉伸強度，并在電解質體系中形成有效的離子傳輸網絡層。
圖1.聚酰亞胺復合聚合物固態電解質的內部結構示意圖和電解質的光學照片。
圖2.聚酰亞胺復合聚合物固態電解質的鋰鋰對稱電池循環性能和曲線細節圖。
綜上所述，力學穩定性和力學強度是聚合物固態電解質能夠應用于全固態鋰金屬電池的關鍵，聚酰亞胺改性的聚合物固態電解質體系展示出較高的拉伸強度和高彈性模量。聚酰亞胺纖維不僅提高了電解質的鋰離子遷移數，還同時加強聚合物固態電解質在高電壓下的電化學穩定性，拓寬了電解質體系的電化學窗口，為匹配高電壓正極材料奠定了基礎。將物理化學性質穩定的聚合物纖維與聚合物固態電解質體系相結合，具有制備工藝簡便，環境友好，具有大規模生產的潛力。
該論文通訊作者為哈爾濱理工大學翁凌教授，第一作者為李宇寒博士。該研究工作得到國家自然科學基金和黑龍江省自然科學基金等資助。
原文鏈接：
Polymer nanofibers framework composite solid electrolyte with lithium dendrite suppression for long life all-solid-state lithium metal battery
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589472201316X
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（責任編輯：xu）
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