张鹏课题组在聚合物基固态电池方面取得新进展

研究背景

       目前全固态二次离子电池用聚合物电解质的制备多数是基于溶剂蒸发的湿法成膜工艺来进行的。研究表明，即使经过严格的后处理干燥过程也不能完全去除聚合物电解质当中的溶剂。聚合物电解质中的残留溶剂已成为影响电池安全性和性能的一个重要影响因素，是固态电解质商业化的应用中亟待解决的关键问题。近年来，关于残留溶剂的作用机制（分子增塑作用或络合作用）的研究激发了人们关于全固态电解质定义范围的讨论以及开发无溶剂固态电解质制备工艺的关注。本论文工作结合作者前期关于室温超高离子电导率聚合物电解质材料的开发工作（Chemistry of Materials, 2018, 31, 277; Chemistry-a European journal, 2018, 64, 8061。），基于大科学装置的中子散射、X射线散射的先进结构表征手段，解析聚合物、离子盐、溶剂分子的复杂络合结构，系统研究聚合物电解质中的残留溶剂效应，揭示结构和性能的关系并用于指导高性能聚合物基全固态二次离子电池材料的开发。

本文亮点

1、通过大科学装置先进结构表征技术、实验室经典表征技术和理论计算相结合，系统地研究了PEO/LiTFSI/THF的相互作用机制，提出了清晰的三元络合结构模型。

2、揭示了三元络合结构和电池性能的关联，为高性能聚合物基全固态二次离子电池材料的设计、开发提供了新的研究思路。

作者简介

周泽坤（本文第一作者）：永利集团3044noc登录入口材料科学与工程学院2019级博士研究生，主要基于大科学装置技术从事聚合物电解质设计和制备研究。

张鹏（本文通讯作者）：永利集团3044noc登录入口材料科学与工程学院副教授，长期围绕同步辐射掠入射广角/小角X射线散射（GIWAXS/GISAXS）技术及其在高分子材料物理与化学领域的应用开展研究。2013年，于中科院长春应用化学研究所取得理学博士学位。2013-2018年，在德国电子同步辐射国家实验室（DESY）PETRA III光源微纳束X射线散射（P03）线站和德国莱布尼茨协会新材料研究所（Leibniz-INM）工作。2018年，入选永利集团3044noc登录入口“百人计划”，组建“新材料结构与设计”课题组，隶属于聚合物功能材料设计与制备团队（负责人：高海洋教授）。2019年，受聘为永利集团3044noc登录入口“面向粤港澳大湾区大科学装置专项博士研究生”项目组导师。2020年，受聘为深圳综合粒子设施咨询工作小组成员并主持深圳产业光源先进材料产业板块的线站设计工作。目前，已发表SCI论文46篇，其中以第一或通讯作者在Chemistry of materials, Nanoscale, Macromolecules等期刊上发表论文16篇。