哈尔滨理工大学翁凌教授课题组 Chem.Eng. J.：用于全固态锂金属电池的聚酰亚胺纤维复合聚合物固态电解质

2022-03-23 来源：高分子科技

近日，哈尔滨理工大学翁凌教授课题组在Chemical Engineering Journal上发表题为“Polymer nanofibers framework composite solid electrolyte with lithium dendrite suppression for long life all-solid-state lithium metal battery”的文章。该文章报道了聚酰亚胺纤维改性复合聚合物固态电解质在全固态锂金属电池中的应用研究。较高的理论比容量锂金属被认为是理想的负极材料，由于锂在电解质和电极界面处的非均匀电沉积，限制了锂金属电池的广泛应用（锂枝晶的生长），导致锂负极的粉化和不受限制的体积膨胀。将有机液态电解液替换成聚合物固态电解质是增加界面稳定性抑制锂枝晶的有效办法。基于聚酰亚胺高弹性模量、热稳定性和电化学性能，设计了一种与聚酰亚胺纤维共混的新型复合聚合物固态电解质。聚酰亚胺纤维提高了复合电解质的弹性模量和拉伸强度，并在电解质体系中形成有效的离子传输网络层。

图1.聚酰亚胺复合聚合物固态电解质的内部结构示意图和电解质的光学照片。

图2.聚酰亚胺复合聚合物固态电解质的锂锂对称电池循环性能和曲线细节图。

综上所述，力学稳定性和力学强度是聚合物固态电解质能够应用于全固态锂金属电池的关键，聚酰亚胺改性的聚合物固态电解质体系展示出较高的拉伸强度和高弹性模量。聚酰亚胺纤维不仅提高了电解质的锂离子迁移数，还同时加强聚合物固态电解质在高电压下的电化学稳定性，拓宽了电解质体系的电化学窗口，为匹配高电压正极材料奠定了基础。将物理化学性质稳定的聚合物纤维与聚合物固态电解质体系相结合，具有制备工艺简便，环境友好，具有大规模生产的潜力。

该论文通讯作者为哈尔滨理工大学翁凌教授，第一作者为李宇寒博士。该研究工作得到国家自然科学基金和黑龙江省自然科学基金等资助。

原文链接：

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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（责任编辑：xu）

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