电解质

II共聚物以及聚合物电解质的表征

(g)有机电解质薄膜有限元模拟图。

其中包括开发新型高性能凝胶电解质材料、创新电解质结构设计，以及深入研究电解质与电极材料之间的相互作用。

因此，未来研究应优先关注电解质结构的优化、电化学效率的提升，以及与电极材料的协同改进。

采用这一有机离子凝胶电解质组装的i-TE器件在空气中显示出优异的稳定型与高输出电压。

然而，NASICON型固态电解质离子电导率有待提升，且在实际应用中仍面临诸多挑战，合成过程中晶界处形成的杂质相及固态电解质与电极材料之间界面阻抗高等问题，限制了其整体性能的提高，亟需进一步改进。

在电解质研究中，PMMA被认为是一种有前途的基材，特别是在锂金属电池中，它提供了优异的电化学稳定性和宽电化学窗口。

(a)近年来锂、钠、钾金属电池电解质研究的可视化图谱；

凝胶电解质的研究主要集中在锂电池领域，占研究总量的86.52%(图1c)。

由此可见，锂电池中凝胶电解质的研究在该领域中占据主导地位。

尽管具有这些优势，聚合物电解质在锂金属电池中的应用仍面临若干关键挑战，主要是锂离子传输速率相对较低和电极-电解质界面稳定性不足，这些问题限制了电解质在高能量密度固态电池中的实际应用。

因此，PVH-in-SiO₂电解质在25℃下表现出1.32×10⁻³Scm⁻¹的高离子电导率，且其残余溶剂含量仅有2.9wt%。

通过构建钠/钾离子基PVH-in-SiO₂电解质，进一步验证了主客体反转策略的普适性，其离子电导率与固态电池性能均获得显著提升。

基于原位和非原位复合电解质的结构差异，我们通过有限元模拟研究了锂沉积过程中的离子浓度分布和电场分布(图8c-d)。

结果显示，原位复合电解质中COF颗粒的均匀分散有效避免了锂离子的局部聚集，形成了均匀的离子浓度场，从而实现了更均匀的锂沉积。

为解决这一问题，共价有机框架(COF)凭借其有序的离子传输通道、化学稳定性、高比表面积和可设计的多功能位点，展现出提升锂离子传导的潜力。

通过COFs催化环内酯的开环共聚合实现固态聚合物电解质的原位构筑。

V结论本研究提出了一种通过单离子COF(TpPa-COOLi)原位催化环内酯单体ROCOP构筑复合固态聚合物电解质的策略。

本研究提出了一种通过单离子COF(TpPa-COOLi)原位催化环内酯单体ROCOP构筑复合固态聚合物电解质的策略。

通过采用聚合物电解质的原位聚合技术，我们显著降低了COF基全固态电解质的界面阻抗，并改善了其界面循环稳定性。

▍主要研究成果主要从事固态聚合物电解质可控结构的设计、结构与性能调控的研究。

主要从事固态聚合物电解质可控结构的设计、结构与性能调控的研究。

固态聚合物电解质可控结构的设计、结构与性能调控的研究。

薛志刚本文通讯作者华中科技大学教授▍主要研究领域固态聚合物电解质可控结构的设计、结构与性能调控的研究。

III聚合物电解质中的电化学性能表征

III聚合物电解质中的电化学性能表征系统探究了COF结构特征对复合电解质性能的影响。

II共聚物以及聚合物电解质的表征采用文献中已报道的4:1摩尔比的CL-TMC共聚体系优化固态聚合物电解质性能。

采用文献中已报道的4:1摩尔比的CL-TMC共聚体系优化固态聚合物电解质性能。

实验结果表明，该基于BC的准固态电解质在高温及室温下均具有优异的电化学性能，同时体现了生物质电解质材料的高生物降解性及环境友好性。

细菌纤维素(BC)是一种由细菌合成的纳米纤维素材料，其独特的三维多孔网络结构和高比表面积使其在电解质材料研究中受到广泛关注。

这种固有的局限性在电解质材料中尤为突出，因为在锂金属电池应用中，高可加工性和柔性是至关重要的。

这种电解质材料通过PHFNMA与单离子锂化聚乙烯醇缩甲醛之间的弱反协同氢键作用，赋予SH-SPE卓越的自愈合性能，同时显著提高了材料的韧性。

为了提升这些电池的性能和安全性，准固态凝胶电解质(QSGEs)作为一种新型的电解质材料，展现出了在提升离子导电性、增强机械稳定性以及改善环境适应性等方面的独特优势。

因此，开发高效、安全且环保的准固态凝胶电解质材料成为提升金属电池性能的关键研究方向。

此外，准固态凝胶电解质机械强度的提升通过有效抑制枝晶生长，显著改善了界面稳定性。

这种结构不仅增强了电解质的机械强度，还改善了界面稳定性，同时保持高离子电导率。

尽管BC在构建柔性凝胶电解质方面具有明显优势，但其固有的高结晶性限制了其在电解质中的膨胀能力及离子导电性。

文章明确指出了亟待研究的关键领域，为研究人员在优化碱金属电池中准固态凝胶电解质的应用提供了指导。

传统复合电解质的制备方法(如溶液共混)虽通过功能填料改善离子传输，但易导致填料团聚、界面阻抗升高及填料利用率低等问题，尤其在高填料浓度下会劣化电解质膜力学性能。

在提升电极-电解质界面(EEI)稳定性方面，自愈合材料与柔性材料的应用可有效降低界面阻抗。

由于其高可加工性和柔性，这种创新的COF凝胶可以很容易地加工成具有特定形状和厚度的凝胶电解质，并展现出长循环寿命和显著降低的副反应。

这些准固态凝胶电解质的创新显著降低了泄漏风险，并最大限度地减少了火灾和爆炸的可能性。

这种迁移机制有助于形成优良的正极/电解质界面(CEI)，确保良好的界面兼容性并降低锂离子迁移数(tLi⁺)，从而促进锂金属的均匀沉积并防止枝晶生长。

通过将部分离子液体加入固态电解质中，可有效抑制锂枝晶的生长，同时保持高热稳定性和良好的机械强度，并降低电解质的脆性。

通过采用聚合物电解质的原位聚合技术，我们显著降低了COF基全固态电解质的界面阻抗，并改善了其界面循环稳定性。

c自愈合电解质中抑制锂枝晶的机制示意图。

此外，准固态凝胶电解质机械强度的提升通过有效抑制枝晶生长，显著改善了界面稳定性。

BC分子链上的O–H基团与IL电解质中的阴离子形成氢键，进一步促进锂盐的离解，增加了自由Li⁺离子的浓度。

此外，过去十年中关于凝胶电解质的出版物数量持续增加(图1b)，表明相关研究正受到越来越多的关注。

在“洋葱表皮细胞”结构支撑下，有机凝胶电解质呈现镂空形态，增加了电解质与电极之间的接触面积，对电解液具有强吸收能力。

因此，这种具有蚁巢结构的仿生离子凝胶电解质不仅具有高离子电导率，还能在锂阳极表面自发形成保护层，从而有效抑制锂枝晶的生长。

聚合物电解质的互连结构增强了其机械强度，同时硼酸的分子内交联促进了聚合物链之间的交换反应，使聚合物网络得以重组，从而展现出显著的自愈合性能(图4a)。

未来的研究应集中在优化凝胶电解质的离子导电性、热稳定性及环境适应性，以促进其在实际应用中的广泛使用。

其中包括开发新型高性能凝胶电解质材料、创新电解质结构设计，以及深入研究电解质与电极材料之间的相互作用。

COMSOL多物理场仿真结果进一步证实了该电解质在实现锂离子均匀沉积方面的有效性，突显了液态MOFs层在稳定锂金属阳极中的关键作用。

这种电解质材料通过PHFNMA与单离子锂化聚乙烯醇缩甲醛之间的弱反协同氢键作用，赋予SH-SPE卓越的自愈合性能，同时显著提高了材料的韧性。

总之，所有这些进展突显了准固态凝胶电解质在提升电池安全性和寿命方面的关键作用。