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朱才鎮(zhèn)/林志群Nano Lett.：新型的導(dǎo)電支化聚合物固態(tài)電解質(zhì)

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朱才鎮(zhèn)/林志群Nano Lett.：新型的導(dǎo)電支化聚合物固態(tài)電解質(zhì)
為了進(jìn)一步提高聚合物電解質(zhì)（PEs）的離子電導(dǎo)率，支化聚合物（BPs）應(yīng)運(yùn)而生。與線性聚合物相比，支化結(jié)構(gòu)有效地增加了聚合物的鏈段遷移率，抑制結(jié)晶，減少鏈纏結(jié)，從而大大增強(qiáng)了鋰的傳輸。然而，支化聚合物電解質(zhì)的快速發(fā)展在很大程度上被忽視。
朱才鎮(zhèn)/林志群Nano Lett.：新型的導(dǎo)電支化聚合物固態(tài)電解質(zhì)
在此，深圳大學(xué)朱才鎮(zhèn)研究員、佐治亞理工學(xué)院林志群教授等人從不同鏈結(jié)構(gòu)的 BPs對BP-PEs的一系列物理、機(jī)械和電化學(xué)性能的影響的角度，全面評估了 用于鋰導(dǎo)電高性能BP-PEs。
首先，根據(jù)其有趣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和性質(zhì)，討論和比較了各種BP，包括星狀聚合物 (SP)、梳狀聚合物 (CP)、瓶刷狀聚合物 (BBP) 和超支化聚合物 (HBP)。隨后，總結(jié)了通過調(diào)整合成參數(shù)來提高物理、機(jī)械和電化學(xué)性能的BP-PE的設(shè)計策略，包括離子電導(dǎo)率、離子轉(zhuǎn)移數(shù)、機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性、以及界面化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性。
朱才鎮(zhèn)/林志群Nano Lett.：新型的導(dǎo)電支化聚合物固態(tài)電解質(zhì)
圖1. 星狀聚合物的常見結(jié)構(gòu)示意
最后，作者提出了用于高性能鋰基電池的BP-PE未來發(fā)展的挑戰(zhàn)和機(jī)遇：
（1）BP-PE通常缺乏全面的表征和精確控制的結(jié)構(gòu)；
（2）室溫下BP-PE的電導(dǎo)率仍然低于USABC發(fā)布的目標(biāo)值；
（3）為復(fù)合PE制作支化聚合物/無機(jī)物；
（4）缺乏對所得BP-PE薄膜或凝膠形態(tài)的研究審查。作者認(rèn)為，BP作為PE的制備和應(yīng)用仍將是下一代鋰電池以及其他金屬電池的活躍探索領(lǐng)域。
朱才鎮(zhèn)/林志群Nano Lett.：新型的導(dǎo)電支化聚合物固態(tài)電解質(zhì)
圖3. BP-PEs中鋰傳輸?shù)挠绊懸蛩?/strong>
Lithium-Conducting Branched Polymers: New Paradigm of Solid-State Electrolytes for Batteries, Nano Letters 2021. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02558

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