川大微粘控团队 AFM：一种类神经元结构的仿生多重防御凝胶电解质

2023-07-13 来源：高分子科技

锂金属电池一直备受锂枝晶生长、电解液易燃等安全和寿命问题的掣肘。因此，锂金属电池技术进步亟需发展一种理想的电解质，这种电解质在满足基本电化学性能同时，还应满足阻燃、耐机械刺穿和防锂枝晶生长的多重防御性能要求。然而，上述多重防御性能在常规简单电解质体系中难以同时实现。

针对以上挑战，四川大学高分子科学与工程学院微粘控加工团队（PI为王宇特聘研究员），借助微粘控加工思想，在超高分子量聚环氧乙烷(UHMWPEO)和聚偏氟乙烯 (PVDF) 分子链之间设计和利用Li⁺-吸附效应，实现其微相结构的仿生构筑,并进一步通过阻燃且高离子电导率的深共晶溶剂（DES）进行塑化，成功制备出具有类神经元骨架的凝胶聚合物基电解质（简称Neu-PE）。该Neu-PE微相分离产生的独特类神经元形态充分展示了“微粘控”思想在调控高分子共混体系相形态方面的可能潜力。该工作以“A Supertough, Nonflammable, Biomimetic Gel with Neuron-Like Nanoskeleton for Puncture-Tolerant Safe Lithium Metal Batteries”为题，近期发表于材料界国际著名期刊Advanced Functional Materials。通讯作者为傅雪薇特聘副研究员，杨伟教授和王宇特聘研究员。

图1.基于Li⁺-分子链相互作用调控聚合物微纳相分离制备类神经元骨架的多重防御Neu-PE概念设计。

这项工作提出了锂金属电解质在具有高离子电导率的同时，应满足的多重防御特性（阻燃，抗刺穿，抑制支晶）的概念设计和其微粘控制备途径。通过Li⁺与分子链的吸附作用调控超高分子量聚环氧乙烷和聚偏氟乙烯的分子间相互作用，进而调控其微纳相分离，制得具有神经元骨架网络的Neu-PE。利用DES对于PEO相的选择性塑化，使得Neu-PE在亚相尺度上呈现三个功能相和梯度分布，这类似于动物的关节组织（关节组织包括：骨，关节软骨和滑膜液）的梯度结构可以很好平衡强度、韧性、高导离子率和阻燃特性。

图2.具有类似胃自收缩行为的自驱动形状恢复的Neu-PE膜

图3. Neu-PE膜的电化学性能及其用于安全耐刺穿软包电池展示

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202304727

课题组简介及招聘需求

微粘控加工与先进电池团队（MAGIC Group）以微粘控为学术思想，主要围绕高分子加工与先进电池材料及器件加工成型中的共性关键科学技术问题，展开多学科交叉的基础应用研究。近期，在电极加工成型中提出了活性颗粒“微环境”聚集态结构演变及其高分子调控的概念；并借助微粘控思想，开发了强粘（吸）附型高分子粘接剂和电解质，实现了电极微环境结构的低碳可控构筑、电极加工技术创新、电极能量密度等性能的大幅提升。其课题组力争为下一代高性能定制化电池的关键材料及其加工成型技术发展贡献高分子力量。

博后招聘：课题组因发展需要，诚挚邀请有志于从事高分子微纳加工新技术、高分子能源材料与电池器件加工等多学科交叉研究的有志之士加盟。联系邮箱：yu.wang3@scu.edu.cn

课题组链接：https://www.x-mol.com/groups/Wang_Yu

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻