1月14日，《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.，55，2521-2525。影響因子：11.3）發(fā)表了化學(xué)與化工學(xué)院周志彬教授和聶進(jìn)教授團(tuán)隊(duì)的一篇論文，題為《基于超級(jí)離域聚陰離子的單鋰離子導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)》（Single Lithium-Ion Conducting Polymer Electrolytes Based on a Super-Delocalized Polyanion）。
該論文針對(duì)現(xiàn)有鋰單離子導(dǎo)電固態(tài)聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率低（10-5-10-7 S/cm）、不能滿足鋰電池常溫工作要求的共性難題，通過(guò)在傳統(tǒng)含氟磺酰亞胺陰離子中進(jìn)一步引入強(qiáng)吸電子的全氟烷基磺酰亞胺基官能團(tuán)，形成負(fù)電荷高度離域化、分子結(jié)構(gòu)高度柔性化的超級(jí)磺酰亞胺共軛結(jié)構(gòu)，從而提高鋰離子解離能力和聚合物分子鏈段的運(yùn)動(dòng)自由度，實(shí)現(xiàn)大幅提高鋰單離子聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率。在70℃時(shí)，該單離子導(dǎo)體的鋰離子電導(dǎo)率達(dá)到了10-4 S/cm，是目前報(bào)道的鋰離子電導(dǎo)率最高的鋰單離子導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)體系之一，并與傳統(tǒng)聚合物雙離子導(dǎo)體的鋰離子電導(dǎo)率相當(dāng)。
全固態(tài)聚合物電解質(zhì)具有安全性好、機(jī)械柔韌性強(qiáng)度高、易加工、并兼有電解質(zhì)和隔膜功能等優(yōu)點(diǎn)。過(guò)去30多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外一直致力于全固態(tài)聚合物鋰電池的基礎(chǔ)和應(yīng)用技術(shù)研究，以期解決基于液態(tài)電解質(zhì)的商業(yè)化鋰電池的安全性問(wèn)題，并在最近取得突破性進(jìn)展。自2011年以來(lái)，全固態(tài)聚合物二次鋰電池作為動(dòng)力電源，已應(yīng)用于4000多輛Autolib電動(dòng)汽車，在法國(guó)、德國(guó)和新加坡進(jìn)行示范運(yùn)行。但是，現(xiàn)有獲得應(yīng)用的全固態(tài)聚合物電解質(zhì)為雙離子導(dǎo)體，在電池放電過(guò)程中，對(duì)電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換無(wú)貢獻(xiàn)的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，導(dǎo)致濃差極化，從而惡化電池的循環(huán)性能和加速電池失效。將陰離子通過(guò)聚合反應(yīng)固定、實(shí)現(xiàn)單鋰離子導(dǎo)電的全固態(tài)聚合物電解質(zhì)，是解決聚合物雙離子導(dǎo)體濃差極化問(wèn)題的最佳技術(shù)途徑之一，也是下一代全固態(tài)鋰電池的技術(shù)研究熱點(diǎn)之一。
該文章第一作者為化學(xué)與化工學(xué)院2014級(jí)博士生馬強(qiáng)，中國(guó)科學(xué)院物理研究所胡勇勝研究員和西班牙歐洲能源研究中心Michel Armand教授等共同參與完成了該工作。周志彬教授和聶進(jìn)教授課題組過(guò)去20年來(lái)，一直致力于高效氟化合成方法學(xué)及其應(yīng)用于鋰電池電解質(zhì)材料的制備研究，在鋰鹽電解質(zhì)材料領(lǐng)域的長(zhǎng)期研究積累和特色，獲得了國(guó)內(nèi)外鋰電產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注和好評(píng)。
