SCMs|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

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，武汉理工大学麦立强教授和徐林教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，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)。

图1 (a) BBLNs的结构示意图。(b) BBLN的SEM图像。(c) 大脑结构示意图。

与传统复合聚合物固态电解质不同，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)。

图2 基于固态聚合物电解质的电池的锂金属兼容性。

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。

文章信息

Abdelmaoula, A.E., Du, L., Xu, L. et al. Biomimetic brain-like nanostructures for solid polymer electrolytes with fast ion transport. Sci. China Mater. (2022). https://doi.org/10.1007/s40843-021-1940-2

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