​北科连芳AFM：引入富氢键网络大幅提升固态聚合物电解质的性能

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​北科连芳AFM：引入富氢键网络大幅提升固态聚合物电解质的性能
固态聚合物电解质（SPEs）及其复合材料是全固态锂电池商业化应用最有前景的材料，但需要满足SPEs的要求，包括适中的机械强度、高锂离子电导率以及稳定的电极/电解质界面。
​北科连芳AFM：引入富氢键网络大幅提升固态聚合物电解质的性能
图1 PNPU的制备及表征
北京科技大学连芳等设计了聚氨酯基聚合物（PNPU），以进一步构建用于高能量密度固态锂金属电池的聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）与PNPU-PVDF-HFP的混合固态聚合物电解质。
理论计算和表征结果表明，PNPU-PVDF-HFP固态锂离子电解质膜仍然保持了PNPU的多种氢键模式，从而显著改善了聚合物膜的机械性能，并使其结构更加紧凑。此外，作者还证实了PNPU参与形成了混合电解质中的双Li+传输路径，加速了锂离子的迁移。
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图2 对称电池性能
因此，PNPU-PVDF-HFP固态锂离子电解质膜具有合适的拉伸强度（5.16兆帕）、较高的伸长率（140.8%）、较高的环境离子电导率（4.13×10-4 S cm-1）、优异的延展性以及在锂金属负极界面上的稳定性。
结果，采用PNPU-PVDF-HFP固态电解质的锂/磷酸铁锂和锂/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 固态电池在30℃下具有稳定的循环性能。这项研究为实现固态电池的机械电化学耦合稳定固态电解质提供了一种可行的策略。
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图3 全电池性能
Largely Promoted Mechano-Electrochemical Coupling Properties of Solid Polymer Electrolytes by Introducing Hydrogen Bonds-Rich Network. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202307045

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