1月14日，《德國應(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教授團隊的一篇論文，題為《基于超級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，通過在傳統(tǒng)含氟磺酰亞胺陰離子中進一步引入強吸電子的全氟烷基磺酰亞胺基官能團，形成負電荷高度離域化、分子結(jié)構(gòu)高度柔性化的超級磺酰亞胺共軛結(jié)構(gòu)，從而提高鋰離子解離能力和聚合物分子鏈段的運動自由度，實現(xiàn)大幅提高鋰單離子聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率。在70℃時，該單離子導(dǎo)體的鋰離子電導(dǎo)率達到了10-4 S/cm，是目前報道的鋰離子電導(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。
全固態(tài)聚合物電解質(zhì)具有安全性好、機械柔韌性強度高、易加工、并兼有電解質(zhì)和隔膜功能等優(yōu)點。過去30多年來，國內(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題，并在最近取得突破性進展。自2011年以來，全固態(tài)聚合物二次鋰電池作為動力電源，已應(yīng)用于4000多輛Autolib電動汽車，在法國、德國和新加坡進行示范運行。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，在電池放電過程中，對電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換無貢獻的陰離子向負極移動，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。將陰離子通過聚合反應(yīng)固定、實現(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)研究熱點之一。
該文章第一作者為化學(xué)與化工學(xué)院2014級博士生馬強，中國科學(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。周志彬教授和聶進教授課題組過去20年來，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)域的長期研究積累和特色，獲得了國內(nèi)外鋰電產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注和好評。
