據廈門大學材料學院消息，近期，材料學院彭棟梁教授課題組謝清水教授、王來森副教授等人在鋰離子電池聚合物電解質研究中取得重要進展，相關成果以“Tailoring electrolyte phase separation for high-rate solid-state lithium metal batteries”為題發(fā)表在Nature Communications上。
原位聚合是改善電極與固態(tài)電解質界面接觸的有效策略，是目前研究聚合物電解質的熱門方向。近年來在原位聚合過程中調控聚合物相結構以提升離子電導率方面取得了顯著進展，相分離技術為整合多相互補優(yōu)勢、實現機械強度與快速離子傳導的平衡提供了可行路徑。然而，傳統(tǒng)的聚合誘導相分離（PIPS）策略通常需要引入深共晶溶劑或離子液體等額外組分來構建快速離子傳導路徑，不僅增加了材料和加工成本，也使體系組成復雜化。此外，PIPS的相分離過程難以控制，尤其在形貌和相分離程度方面，導致重現性差、規(guī)模化受限。這些固有局限性成為制約PIPS基聚合物電解質實際應用的核心挑戰(zhàn)。
面對這一挑戰(zhàn)，廈門大學彭棟梁教授課題組謝清水教授、王來森副教授等人提出了一種簡便的相分離策略，通過鋰鹽陰離子在單一溶劑的原位聚合過程中誘導相分離結構。鋰鹽陰離子與聚合物基體之間的絡合使得聚碳酸亞乙烯酯（PVC）從前驅體中析出并分離，從而賦予聚合物電解質一定的機械強度和高效的離子傳輸能力。基于此，所制備的PVC電解質展現出0.60 mS/cm的離子電導率和0.78的高鋰離子遷移數。組裝的Li|PVC|LiFePO?全電池在5 C倍率和30°C下循環(huán)4000次后容量保持率達90%。這種原位聚合過程中的鹽誘導相分離結構策略有效解決了界面兼容性與離子傳輸動力學的雙重挑戰(zhàn)。
該研究工作在謝清水教授、彭棟梁教授、王來森副教授和美國西北大學李堅濤博士的指導下完成，材料學院博士生張世禹為第一作者。該工作得到了國家自然科學基金（52272240, 52431009, U22A20118 和 52571256）、中國中央高校基礎研究基金（20720240053）以及表界面化學全國重點實驗室的支持。
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