【科技】清华大学何向明AFM：电解质动态可逆凝胶化实现高效宽温适应性能量存储
【科技】清华大学何向明AFM：电解质动态可逆凝胶化实现高效宽温适应性能量存储
esst2012
中文核心、科技核心和cscd核心期刊，化学工业出版社和中国化工学会主办，主编黄学杰研究员。投稿及下载官网：http://esst.cip.com.cn/CN/2095-4239/home.shtml；欢迎给公众号投稿
液态电解质（LE）凝胶化产生的准固态电解质（QSE）具有液态和固态的综合优势，是构建巧妙的钾离子电池（PIB）的前景方案。然而，目前研究的大多数 QSE 都面临着低温适应性和安全高温操作之间的权衡。
清华大学何向明 团队通过电解质动态可逆凝胶化实现了高效宽温适应性能量存储。其中，镍交联季戊四醇四（3-巯基丙酸）（PETMP-Ni）与酪胺改性透明质酸（HA-Tyr）（PHA）改性B、N改性碳球（BNC）共聚物的原位可逆凝胶化由红P（RP）包围，并以锂皂石填料（L）支持兼容的电解质界面。这种高度可逆的原位凝胶通过 LEs 显示出较高的低温适应性，并通过 QSEs 显示出非凡的高温安全性，这得益于拓扑空间拥挤效应（TSCE）和镍单原子反向阱（Ni SAs）。这项研究揭示了构建可逆原位溶剂化-凝胶策略的缺失前景，该策略与拓扑空间拥挤效应和反向捕获镍单原子（SAs）刺激相结合，可实现宽温适应性电池的再生混合电极。该成果以《Dynamically Reversible Gelation of Electrolyte for Efficient Wide-Temperature Adaptable Energy Storage》为题发表在《Advanced Functional Materials》。第一作者是Qin Guohui。
综上所述，通过TSCE，从Ni 3+ ∣Ni 2+ 中反向脱出出Ni SAs，从而引发了具有动态交换键和再组合键桥接L填料的软-硬段拼接PHA@RP@BNC的原位可逆溶剂化-凝胶转变。优异的杨氏模量、可燃性、长延展性和宽温适应性等 "多合一 "优点使其具有平滑的物理接触、连续的界面电荷/离子传输，可适应高强度循环过程中的大体积变化。具有丰富极性基团的 PHA-L 与 RP@BNC 的结合创造了高熵的 "K + -DME-PHA-H 2 O 12 Si 46 --Li + -DMEPHA-Na + -DME-PHA-Mg 2+ -DME-PHA "溶剂化环境，显著促进了游离 K + 离子的释放。得益于 PHA 和 L 填料丰富的 K + 多分化无定形传输通道，这种 RP 复合材料的氧化还原动力学大大加快，显示出 K3P11、K4P6 的中间产物被消除。根据理论和实验数据，还观察到了兼容的电极-填料-电解质兼容性。通过 L 中不饱和的 Li/Mg/Na-O 配位，实现了以 KF 为主导的 SEI，从而避免了沿着填料/电解质的有害寄生反应。PHA@RP@BNC-L 阳极结合了 LEs 和 QSEs 的优点，具有超稳定的循环稳定性和优异的宽温适应性，在 40℃ 至 70℃ 温度范围内分别实现了 93.6% 和 109% 的高容量保持率。这项工作为构建基于 TSCE 的可逆原位固化协议系统以及反向捕集 SAs 策略开辟了新的前景，有助于实现安全、宽温适应性 PIB 及其他材料。