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上科大谢琎课题组 Adv. Mater.: 开发新型交联策略用于聚合物固态电解质

时间：2023-08-21 来源：浏览：

上科大谢琎课题组 Adv. Mater.: 开发新型交联策略用于聚合物固态电解质

化学与材料科学

化学与材料科学

微信号 Chem-MSE

功能介绍聚集海内外化学化工、材料科学与工程、生物医学工程领域最新科学前沿动态，与相关机构共同合作，发布实用科研成果，结合政策、资本、商业模式、市场和需求、价值评估等诸要素，构建其科技产业化协同创新平台，服务国家管理机构、科研工作者、企业决策层。

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今年上半年， 上海科技大学物质学院谢琎课题组 与合作者们在层状氧化物正极材料的开发及应用领域取得了多项新进展。成果已分别发表于 Nano Letters 、 Applied Surface Science 、 ACS Applied Materials & Interfaces 等国际学术期刊。

上述成果一览

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Nano Lett.

论文：Promotion of the Nucleation of Ultrafine Ni-Rich Layered Oxide Primary Particles by an Atomic Layer-Deposited Thin Film for Enhanced Mechanical Stability

链接： https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01648

Applied Surface Science

论文题目：Degradation of Nickel-Rich layered oxides in ambient air and its inhibition by surface coating and doping

链接: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.156278

ACS Applied Materials & Interfaces

论文题目：Temperature-driven anisotropic Mg2+ doping for pillared LiCoO2 interlayer surface in high-voltage applications

链接: https://doi.org/10.1021/acsami.3c05667

由聚合物基质和锂盐混合而成的固态聚合物电解质具有良好的柔韧性和可塑性，能适应各种形状和尺寸的电池设计。由于锂离子在聚合物电解质中的传导与聚合物的链段运动高度耦合，而聚合物室温下通常具有高结晶度，因此固态聚合物电解质的室温离子电导率极低，严重限制了其实际应用。向聚合物电解质中加入有机增塑剂可以大幅度提升电解质的室温离子电导率，但增塑剂的加入会大幅降低聚合物的机械性能，因此科研人员往往需要对聚合物电解质的离子传导效率和机械性能进行权衡和取舍。

近日， 上海科技大学物质学院谢琎课题组 在聚合物固态电解质领域取得新进展，相关研究成果以" A H2O-initiated Crosslinking Strategy for Ultrafine Nanoclusters Reinforced High Toughness Polymer-In-Plasticizer Solid Electrolyte "为题发表于国际学术期刊 Advanced Materials 。上海科技大学物质学院 包文达 博士为本工作的第一作者，谢琎教授为通讯作者。

图1. Al-O团簇交联PEO的合成示意图。

针对这一问题，课题组 提出了一种以水作为引发剂的新型聚合物交联策略 。通过控制水的加入量，经过三甲基铝（TMA）功能化的聚环氧乙烷（PEO）链可以原位转化为以Al-O团簇作为交联节点的三维互联网络。该交联网络在容纳高浓度增塑剂（大于电解质总质量的75%）时形成双连续相电解质。其展现出极为优异的机械性能，拉伸率和韧性分别高达4640%和3.87×10 ⁴ kJ m ^-3 。高浓度有机增塑剂溶剂化锂盐后形成的快速导离子通道使得该电解质在30 ℃下的离子电导率高达1.41 mS cm ^-1 。该塑化剂包聚合物交联电解质的稳定力学性能和高离子电导率能够使LiFePO ₄ /Li电池在30 ℃，1C（1C=170 mAh g ^-1 ）下稳定循环1000次以上。 实现了聚合物的力学机械性能和高电解质离子传导效率“双赢”的效果 。