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  相較于傳統(tǒng)固態(tài)電解質(zhì)，橡膠基電解質(zhì)具有高彈性和耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)反復(fù)發(fā)生體積變化的金屬鋰負(fù)極，保證電解質(zhì)和金屬鋰負(fù)極良好的接觸界面，從而促進(jìn)鋰離子穩(wěn)定快速傳輸。然而，高機(jī)械強(qiáng)度橡膠基電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率過低（<10^-6 S cm^-1），限制了其應(yīng)用。雖然添加小分子增塑劑可提升橡膠基電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率，但是增塑劑會(huì)造成電解質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度明顯劣化，難以保持鋰金屬電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。因此，開發(fā)具有高離子電導(dǎo)率和耐疲勞的橡膠基電解質(zhì)對(duì)于固態(tài)鋰金屬電池的發(fā)展及應(yīng)用具有重要意義。

  近期，北京化工大學(xué)王峰教授、牛津副教授團(tuán)隊(duì)和北航楊樹斌教授團(tuán)隊(duì)提出一種硫化法可控合成耐疲勞橡膠衍生導(dǎo)鋰彈性體的新策略（圖1），得益于硫化過程產(chǎn)生的含離子液體片段的化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，所獲電解質(zhì)既繼承了橡膠良好的回彈性（圖2），同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高達(dá)2.7×10^-4 S cm^-1的室溫離子電導(dǎo)率（圖3）。此導(dǎo)鋰彈性體可在充放電過程中與反復(fù)發(fā)生體積變化的金屬鋰負(fù)極保持緊密接觸，保證了鋰離子在電極和電解質(zhì)界面的穩(wěn)定快速傳輸，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命、高性能和高安全性的固態(tài)鋰金屬電池（圖4）。鑒于橡膠種類豐富、結(jié)構(gòu)多樣和可修飾性強(qiáng)等特點(diǎn)，基于此硫化法可進(jìn)一步探索和研發(fā)系列高離子電導(dǎo)率、耐疲勞的導(dǎo)鋰彈性體，加速其在固態(tài)鋰金屬電池中的應(yīng)用研究，從而獲得高性能和高安全性固態(tài)鋰金屬電池。該工作以“A Highly Durable Rubber-Derived Lithium-Conducting Elastomer for Lithium Metal Batteriesg”為題發(fā)表在《Advanced Science》上（Adv. Sci. 2022, 2200553）。文章第一作者是北京化工大學(xué)博士后史永正博士。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委和中國(guó)博士后科學(xué)基金會(huì)的支持。

圖3. 橡膠衍生固態(tài)電解質(zhì)的鋰傳導(dǎo)機(jī)制探究，包括DSC曲線、Arrhenius曲線、固態(tài)⁷Li核磁共振 (NMR)光譜和快速離子傳輸通道示意圖。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202200553

作者簡(jiǎn)介

王峰 教授，博士生導(dǎo)師

北京化工大學(xué)

  現(xiàn)任北京化工大學(xué)副校長(zhǎng)、材料電化學(xué)過程與技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。2011 年獲國(guó)家杰出青年科學(xué)基金資助，2007 年入選教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃。主要研究方向包括多元多尺度非貴金屬電催化材料及其在燃料電池、金屬-空氣電池、廢水處理等方面的應(yīng)用，生物基/納米炭材料及其在環(huán)境、儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用，以及電化學(xué)檢測(cè)、光電催化等方面的研究。近年來，在 Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater. 等國(guó)際期刊上發(fā)表 SCI 學(xué)術(shù)論文共 200 余篇，編寫英文專著1部，獲國(guó)家發(fā)明專利授權(quán) 45 件、國(guó)際授權(quán) PCT 專利 2 件。

楊樹斌 教授，博士生導(dǎo)師

北京航空航天大學(xué)

  北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，國(guó)家杰青，主要從事二維新能源材料的研究。以第一/通訊作者在Nature、Sci. Adv.、Adv. Mater.等發(fā)表論文100余篇，其中新方法被Nature專題評(píng)述：“是將二維材料推向市場(chǎng)的關(guān)鍵步驟”；ESI高被引論文23篇，連續(xù)5年入選科睿唯安“高被引學(xué)者”；主題/邀請(qǐng)報(bào)告30余次；授權(quán)中國(guó)/美國(guó)發(fā)明專利26項(xiàng)，部分二維材料成果在新能源企業(yè)轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

牛津 副教授，碩士生導(dǎo)師

  2018年畢業(yè)于北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位，2017-2018 年在美國(guó)麻省理工學(xué)院訪問交流，2019-2020 年在日本東京都立大學(xué)進(jìn)行博士后研究工作；主要從事電化學(xué)儲(chǔ)能材料設(shè)計(jì)、合成和應(yīng)用研究。近年來在Adv. Funct. Mater., Adv. Sci., Nano Energy, Energy Storage Mater., Small, J. Mater. Chem. A等期刊發(fā)表 SCI 收錄論文 30 余篇，獲得國(guó)家發(fā)明專利 3 項(xiàng)。