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楊槐/于美娜/胡威Carbon Energy：具有高離子電導率的聚合物分散離子液體電解質

固態聚合物電解質（SPEs）由于其出色的柔性、可擴展性和與電極的界面兼容性，已經成為構建固態鋰電池最有希望的候選材料之一。然而，SPE的低離子電導率和較差的循環穩定性并不符合鋰電池實際應用的要求。

北京大學楊槐、北京科技大學于美娜、胡威等采用原位聚合誘導相分離（PIPS）方法制備了一種新型的基于聚合物分散離子液體的固態聚合物電解質（PDIL-SPE）。

圖1. PDIL-SPE的制備示意

獲得的PDIL-SPE具有管狀聚合物網絡和離子液體相的新型三維（3D）共連續結構。

基于三維共連續結構提出了兩條Li⁺傳輸路線，其中連續的離子液體相作為快速Li⁺傳輸的導電路線，而具有豐富的-O-CH₂-CH₂-O-的管狀聚合物網絡允許額外的Li⁺傳輸，就像在PEO中一樣。

因此，所制備的PDIL-SPE具有出色的離子傳導性（25℃時為0.74mS cm^-1）和寬電化學窗口（高達4.86V）。

圖2. 半電池性能

此外，由于良好的柔性和與鋰金屬的界面兼容性，PDIL-SPE能夠在電流密度為0.5 mA cm^-2的Li/Li對稱電池中實現長期（超過1000小時）可逆和穩定的鋰沉積/剝離。

Li/PDIL-SPE/LiFePO₄紐扣電池在0.1和1C倍率下分別表現出157.6和98.3 mAh g^-1的高放電容量，而且在1C的150次循環后容量保持在100.7 mAh g^-1，顯示出90.6%的高容量保持率。

總體而言，通過PIPS策略得到的PDIL-SPE復合材料在研究和開發下一代高性能固態鋰電池方面顯示出巨大潛力。

圖3. 全電池性能

Polymer dispersed ionic liquid electrolytes with high ionic conductivity for ultrastable solid-state lithium batteries. Carbon Energy 2023. DOI: 10.1002/cey2.316

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