林欣蓉课题组报道新型可见光催化原位方法合成固态电解质用于固态锂电池

xibei

近日，云南大学化学科学与工程学院林欣蓉课题组开发了一种通过可见光诱导的无溶剂可控自由基原位聚合合成交联聚乙二醇丙烯酸酯固体聚合物电解质的方法。该成果以“Solvent-Free Synthesis of the Polymer Electrolyte via Photo-Controlled Radical Polymerization: Toward Ultrafast In-Built Fabrication of Solid-State Batteries under Visible Light”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces上（中科院一区；影响因子：8.758；DOI: 10.1021/acsami.0c21461）。论文第一作者为2018级硕士研究生文鹏，第一通讯单位为云南大学，通讯作者为化学工程与科学学院林欣蓉副教授。

       聚合物固体电解质因其具有良好的热稳定性以及化学稳定性，轻的质量，简易的制作工艺等优势，受到了广泛的关注。原位聚合构建聚合物电解质已被大量文献证实是改善电解质与电极表面接触的有效方法。然而现有原位聚合技术常常需要热，紫外线，或γ射线引发聚合，并经常添加一些溶剂以避免高浓度对聚合反应活性种传播的影响，这很难避免系统中有溶剂残留，这不仅增加了聚合物固体电解质的制备的复杂性，同时，系统中残留的溶剂和电极材料的副反应也增加了电池循环系统的容量衰减和安全问题。
       通过可见光诱导无溶剂原位聚合的方法可以绿色高效地获得高转化率，超薄，界面接触优良的聚合物固体电解质体系，这不仅消除了内在溶剂的影响，而且得到的交联聚乙二醇丙烯酸酯电解质具有室温下良好的电化学性能以及循环性能，有潜力作为下一代高安全性，好的经济效应与环境效应的固态电池体系。利用可见光诱导可控自由基聚合反应条件温和绿色的优势，可以实现在5分钟高效地合成高转化率（99%）的超薄固体聚合物电解质，并且利用原位聚合可以填补电极表面空缺从而提高电解质与电极表面接触的优势，实现了锂离子在电极表面与固体电解质之间的快速传导，因此得到了室温下高的锂离子电导率（1.5 × 10−4 S cm−1）以及优良的界面接触。将该交联聚合物固体电解质组装的LFP/Li电池可以在室温0.1 C倍率下得到高的放电面容量1.7 mAh cm−2 (164.6 mAh g−1)，此外，Li/Li电池也可稳定锂剥离沉积超过270小时体现了良好的锂枝晶抑制的能力。
       该工作获得国家自然科学基金、云南大学引进人才启动基金、教育部长江学者和创新团队发展计划资助。


       文章来源：云南大学
       林欣蓉，云南大学。致力于以可持续发展，绿色化学为理念，通过设计、制备及表征高分子及小分子材料，发展新型高性能材料的合成方法论，并就高效全固态储能电池及生物柔性器件等前沿应用展开研究，利用现代分析表征技术从分子层面揭示构效关系及转化机理。