仿生脑状纳米结构的固态聚合物电解质实现快速锂离子输运

作     者：Ahmed Eissa Abdelmaoula 杜路路 徐林 程宇 Amir AMahdy Muhammad Tahir 刘子昂 麦立强 Ahmed Eissa Abdelmaoula;Lulu Du;Lin Xu;Yu Cheng;Amir AMahdy;Muhammad Tahir;Ziang Liu;Liqiang Mai

作者机构：State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and ProcessingSchool of Materials Science and EngineeringWuhan University of TechnologyWuhan 430070China Foshan Xianhu Laboratory of the Advanced Energy Science and Technology Guangdong LaboratoryXianhu Hydrogen ValleyFoshan 528200China Mining and Metallurgical DepartmentFaculty of EngineeringAl-Azhar UniversityCairo 11884Egypt 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学（英文版）)

年 卷 期：2022年第65卷第6期

页      面：1476-1484页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 07[理学] 08[工学] 070205[理学-凝聚态物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China(51802239 and 52127816) the National Key Research and Development Program of China(2020YFA0715000) the Key Research and Development Program of Hubei Province(2021BAA070) Foshan Xianhu Laboratory of the Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory(XHT2020-005) the Fundamental Research Funds for the Central Universities(2020Ⅲ011GX,2020ⅣB057,2019ⅣB054 and 2019Ⅲ062JL)。 

主　　题：聚合物固态电解质 聚合物电解质 锂离子电池 锂离子迁移数 固态电池 离子电导率 纳米填料 纳米结构 

摘      要：电解液的固有缺陷以及锂枝晶问题严重限制了当前商业化锂离子电池的发展.为了解决上述问题,本文通过控制加入纳米填料的形状,获得了具有仿生脑状纳米结构的固态聚合物电解质(BBLN).与传统复合聚合物固态电解质不同,我们通过添加球状核壳UIO-66@67纳米填料制备了具有仿生脑状纳米结构的固态聚合物电解质.球状UIO-66@67纳米颗粒能够有效减小聚合物基质在固化过程中的形变,从而促进形成独特的仿生脑状纳米结构.此外,球状纳米颗粒能够有效降低聚合物电解质的结晶度,提高其链段运动能力,形成连续的锂离子传输路径.基于此,仿生脑状固态聚合物电解质具有高离子电导率(9.2×10^(−4)S cm^(−1)),高锂离子迁移数(0.74)和良好的锂金属兼容性(6500 h).本研究中提出的仿生脑状纳米结构的设计理念是一种有效增强固态电池中聚合物基电解质的离子输运的新策略.