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忻获麟团队Angew：SIC助力锂金属负极！

来源：时间：2023-09-07 09:55:40 浏览：830次

第一作者：贺玉彬

通讯作者：忻获麟教授

通讯单位：加州大学尔湾分校

DOI：10.1002/anie.202308309

01

研究背景

锂（Li）金属具有极高的能量密度（3680 mAh g-1）等优点，但循环过程中Li枝晶的生长会带来严重的安全隐患，极大地限制了其实际应用。大部分聚合物电解质是基于中性聚合物骨架和锂盐的二元体系，这类聚合物电解质具有双离子导电特性，阴阳离子都能自由迁移。由于阴离子不参与电极反应，阴离子的迁移降低了Li+迁移数，并导致浓差极化和锂盐消耗等问题，最终诱发Li枝晶的生成。基于此，加州大学尔湾分校的忻获麟教授团队采用UV诱导自由基聚合策略合成了一种具有单离子导电特性的新型聚合物电解质（Single ion conductor, SIC）。由于阴阳离子通过共价键相连，阴离子被固定在聚合物骨架上，锂离子是唯一的载流子，因此该SIC表现出高的Li+高迁移数和离子传导率。

02

文章要点

要点一：以商业化聚合物单体、交联剂、塑化剂和光引发剂为原料，作者采用UV诱导策略一步制备出具有高迁移数（0.85）和高离子传导率（6.3×10-5 S/cm@RT）的SIC电解质。

要点二：作者合成了具有相似性质（交联度、Li浓度、EO/Li比）的双离子导体（Dual ion conductor, DIC）电解质，并系统研究了迁移数对电解质电化学性质的影响。

要点三：该工作从宏观、微观以及原子层面深刻揭露了离子迁移数对锂金属沉积行为的调控作用，为设计高性能聚合物电解质提高了新的视野。

03

图文展示

图1. UV诱导合成SIC聚合物电解质的示意图

图2. SIC和DIC电解质中的力学特性和电学特性表征

图3. Li-Li对称电池中SIC和DIC电解质的电化学行为分析

图4. 系统分析SIC和DIC对锂负极界面和沉积行为的影响

图5. Li-Li对称电池和Li-LFP全电池的长循环稳定性

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