黄富强/王娜娜EES：复合聚合物电解质与电极间稳定界面结构的研究进展

复合聚合物电解质（CPEs）具有巨大的商业化潜力，因为它们可利用无机和聚合物电解质的特性以实现较高的离子电导率、更好的电极接触和优异的机械强度。尽管如此，CPE和电极材料之间的界面仍然是阻碍聚合物固态锂电池（PSSB）进一步发展的关键挑战，这是因为电极材料与CPE之间的持续副反应会导致循环过程中界面不稳定，进而影响电池的电化学性能。

在此，中科院上海硅酸盐研究所黄富强研究员、澳大利亚伍伦贡大学王娜娜研究员等人综述了CPE和电极之间稳定和紧密界面设计的最新进展，并总结了以往对正/负极-电解质界面研究的认识。其中，界面研究主要包括电解质工程、正极改性和工艺优化。在正极方面，研究重点一直放在提高电解质的高压稳定性和防止正极-CPE界面的副反应上。在负极方面，目标是抑制锂负极的枝晶生长并提高CPE的低压稳定性。同时，作者还介绍了改进正/负极-CPE界面的应用实例。

更重要的是，作者还对同步稳定正/负极-CPE界面的策略进行了总结和分类，如在分子水平上设计CPE的结构。最后，作者提出了一些观点和展望。随着对 PSSB的研究越来越多，更多的注意力将集中在界面的构建上。作者相信本次综述可以为CPEs的进一步发展提供一定的帮助，从而促进PSSBs未来的实际应用。

图1. 正极极-CPE一体化构建示意图

作者对界面领域未来的发展和研究方向提出如下展望：

1）为构建紧密而稳定的电极-CPE界面，原位固化是PSSBs中的一个常见概念和相对简单的大规模应用方法；

2）为提高CPEs的离子电导率，添加增塑剂是一种有效的方法；

3）对于LiTFSI对正极集流体的腐蚀性问题，使用硅基填料是一个不错的选择，可通过调节Si-F键促进锂盐的解离及固定F原子；

4）对于电极材料的改性，从原料合成构建结构涂层是解决界面问题的最关键步骤之一。其中，使用低聚物涂覆快离子导体具有更明显优势；

（5）CPE的大规模制备也是一个严峻的挑战。首先，设备需要适合无水条件。其次，在剥离电解质膜时，电解质的厚度需保持一致和均匀。最后，滚压法必须保证电解质表面光滑无空隙；

（6）复合固体电极中存在复杂的多级界面，因此有必要发展多尺度表征方法来检测界面变化。

图2. 提高界面稳定性和兼容性的策略总结

Research progress in stable interfacial constructions between composite polymer electrolytes and electrodes, Energy & Environmental Science 2022. DOI: 10.1039/D1EE03466A

原创文章，作者：v-suan，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/10/8acdc84f7f/

黄富强/王娜娜EES：复合聚合物电解质与电极间稳定界面结构的研究进展

相关推荐

发表回复