??　　鋰離子電池（LIBs）由于相對(duì)較高的比能量和能量密度被認(rèn)為是混合/電動(dòng)汽車和便攜式電子產(chǎn)品中最有潛力的儲(chǔ)能和轉(zhuǎn)換技術(shù)。然而，在使用鋰金屬為負(fù)極的LIBs，即鋰金屬電池（LMBs）過程中，由于在充電過程中不規(guī)則的金屬鋰電沉積容易形成鋰枝晶，因此液體電解質(zhì)的爆炸等安全問題受到了人們的關(guān)注。

　　固體聚合物電解質(zhì)（SPEs）具備堅(jiān)固性、寬的電化學(xué)窗口、循環(huán)過程中熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。它們因?yàn)椴粨]發(fā)性、低可燃性和高安全性而備受人們的關(guān)注。然而，典型的SPE是雙離子導(dǎo)體，即鋰離子和陰離子在LIBs充放電過程在正極和負(fù)極之間遷移。而這個(gè)現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致鋰離子濃度梯度和電池極化，從而導(dǎo)致鋰枝晶的形成和電池過早失效。以高鋰離子遷移數(shù)（接近1）為特征的鋰單離子導(dǎo)體通過共價(jià)鍵將陰離子固定在聚合物骨架上，從而使陰離子的運(yùn)動(dòng)受限或完全不動(dòng)。因此，在單離子導(dǎo)體中，只有鋰離子能夠在LIBs中進(jìn)行長(zhǎng)距離的遷移。因此，鋰單離子聚合物固態(tài)電解質(zhì)（SSPEs）能夠緩解電極附近濃度梯度，弱化形成枝晶的驅(qū)動(dòng)力，從而有效地抑制枝晶形成。

　　近日，天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院封偉教授課題組制備了一種高離子電導(dǎo)率的鋰單離子固態(tài)聚合物電解質(zhì)。在前期工作（J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 22519）中，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和合成了新型的交替結(jié)構(gòu)的單離子聚合物鋰鹽：聚（乙烯基雙苯磺酰亞胺鋰-alt-馬來酸酐）（P[SSPSILi-alt-MA]）。其中，雙苯磺酰亞胺鋰結(jié)構(gòu)中的O=S=O基團(tuán)與苯環(huán)的協(xié)同作用使得N原子上的電子離域程度更高。馬來酸酐基團(tuán)由于高介電常數(shù)可以進(jìn)一步促進(jìn)其上鋰離子的解離，增加“自由鋰離子”的濃度。P[SSPSILi-alt-MA]的交替結(jié)構(gòu)有利于“自由鋰離子”在分子尺度上分布均勻。在此次工作中該團(tuán)隊(duì)將P[SSPSILi-alt-MA]和PEO復(fù)合制備了鋰單離子固態(tài)聚合物電解質(zhì)，鋰離子解離程度的增加以及分子尺度上的均勻分布使該鋰單離子聚合物固態(tài)電解質(zhì)擁有高的離子電導(dǎo)率（3.08×10-4 S cm-1）。研究表明，該聚合物固態(tài)電解質(zhì)對(duì)鋰枝晶形成和生長(zhǎng)有著很好的抑制作用。隨后將P[SSPSILi-alt-MA]聚合物固態(tài)電解質(zhì)組裝成磷酸鐵鋰電池，該純固態(tài)電池表現(xiàn)出了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

　　相關(guān)研究成果近期已在線發(fā)表在Energy Storage Materials雜志上（DOI：10.1016/j.ensm.2019.03.004），第一作者為博士研究生曹晨，共同通訊作者為李瑀。

　　圖文速遞：

圖1. 通過溶液澆鑄法制備P[SSPSILi-alt-MA]/PEO SSPE薄膜的過程示意圖

圖2. P[SSPSILi-alt-MA]/PEO SSPE薄膜的離子電導(dǎo)率隨溫度的變化曲線

圖3. 裝配20 wt% SSPE膜的鋰對(duì)稱電池的充放電電壓曲線

圖4. 鋰對(duì)稱電池恒流充放電（a）前和（b）后鋰電極表面的SEM圖

圖5.“Li/20 wt% SSPE膜/LFP”電池在0.1 C電流下的長(zhǎng)循環(huán)性能

　　全文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829718314272