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?鄭大陳衛(wèi)華Angew：三角協(xié)同策略的快鈉離子導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)用于準(zhǔn)固態(tài)電池

聚合物電解質(zhì)由于其高界面兼容性和可加工性，為構(gòu)建高安全準(zhǔn)固態(tài)電池提供了一條有效途徑。然而，室溫下緩慢的離子傳輸嚴(yán)重限制了它們的應(yīng)用。

在此，鄭州大學(xué)陳衛(wèi)華教授團(tuán)隊(duì)提出了一種三角協(xié)同策略，通過聚合物鹽、離子液體和富電子添加劑的組合來(lái)加速鈉離子傳導(dǎo)。特別地，PVDF-HFP和NaTFSI鹽作為框架包含所有成分。離子液體通過減弱分子力軟化聚合物鏈，并為離子傳輸提供額外的液體路徑。結(jié)果表明，具有π-陽(yáng)離子相互作用的富電子Nerolin促進(jìn)了NaTFSI的解離，并有效抑制了EmimFSI中大陽(yáng)離子的競(jìng)爭(zhēng)性遷移，從而降低了離子傳輸?shù)哪軌尽?/span>

該策略產(chǎn)生了以 NaTFSI 鹽分解為主的薄層富 F界面，從而使Na⁺能夠快速穿過界面。因此，該聚合物電解質(zhì)在25 °C時(shí)具有高離子電導(dǎo)率(1.37 × 10^?3 S cm^?1) 和 t_Na+(0.79)。組裝的電池具有可靠的倍率性能和穩(wěn)定性（200次循環(huán)，99.2%，0.5 C），并具有良好的安全性能。

圖1. 離子傳輸機(jī)制

總之，該工作通過三角協(xié)同策略，充分利用PVDF-HFP、NaTFSI、saltemm -fsi離子液體和富電子的Nerolin的優(yōu)勢(shì)，成功制備了一種快速的鈉導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)，以生產(chǎn)安全穩(wěn)定的準(zhǔn)固態(tài)金屬電池。聚合物電解質(zhì)在25°C時(shí)具有1.37 x 10^-3s cm^-1，t_Na+為0.79。組裝后的準(zhǔn)固態(tài)電池在200次循環(huán)后表現(xiàn)出良好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性(容量保持率為99.2%)。

結(jié)果表明，強(qiáng)π-陽(yáng)離子相互作用削弱了Emim^–的遷移能力，充分利用了離子液體在穩(wěn)定的PVDF-HFP和NaTFSI框架內(nèi)提供額外的傳輸途徑的優(yōu)勢(shì)。因此，該策略同樣適用于鋰基電池，即該工作為安全穩(wěn)定的準(zhǔn)固態(tài)電池聚合物電解質(zhì)中先進(jìn)金屬離子傳導(dǎo)動(dòng)力學(xué)提供了一種新方法。

圖2. 電池性能

A Fast Na-Ion Conduction Polymer Electrolyte via Triangular Synergy Strategy for Quasi-Solid-State Batteries， Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202315076

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