鋰電池因其能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)等特點(diǎn)被認(rèn)為是最具前景的一種儲(chǔ)能器件，但目前商用鋰離子電池普遍使用有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)，暴露出的起火燃燒安全性問(wèn)題阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展。固態(tài)聚合物電解質(zhì) (SPEs) 與電極材料界面接觸優(yōu)良，易于加工成膜，柔韌性好，循環(huán)過(guò)程熱穩(wěn)定性高，近年來(lái)受到了廣泛關(guān)注。理論研究表明，隨著電池充放電循環(huán)增加，聚合物電解質(zhì)內(nèi)部陰離子往往會(huì)在陽(yáng)極側(cè)積聚并引起濃度梯度，產(chǎn)生離子局部缺陷和極化現(xiàn)象，導(dǎo)致電壓損失、內(nèi)部阻抗增加，沿電極的電流密度分布不均勻則導(dǎo)致負(fù)極側(cè)鋰枝晶的迅速生長(zhǎng)。此外，聚合物分子內(nèi)部的負(fù)電荷密度對(duì) Li⁺ 的解離有顯著影響，較大的負(fù)電荷密度使 Li⁺ 的解離變得更加困難。因此，探索一種簡(jiǎn)單且有效的方法實(shí)現(xiàn)固態(tài)聚合物電解質(zhì)的高離子電導(dǎo)率和長(zhǎng)時(shí)循環(huán)穩(wěn)定性具有重要意義。

基于此，本文報(bào)道了通過(guò)親核取代反應(yīng)向 1,8-二氨基萘引入兩性離子結(jié)構(gòu)，在聚合物電解質(zhì)中構(gòu)建氫鍵和離子-偶極子相互作用，降低了聚合物電解質(zhì)內(nèi)部負(fù)電荷密度，促進(jìn)Li⁺的遷移，提升了 SPEs 的離子電導(dǎo)率和電化學(xué)穩(wěn)定性。

該成果以題為“Novel conducting solid polymer electrolytes with zwitterion structure boosting ionic conductivity and retarding lithium dendrite formation”發(fā)表于Journal of Materials Chemistry A（DOI：10.1039/D1TA05396E），并入選該期的封面論文。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。

• Novel conducting solid polymer electrolytes with zwitterion structure boosting ionic conductivity and retarding lithium dendrite formation.
  Muhammad Irfan, Yunlong Zhang, Zeheng Yang, Jianhui Su and Weixin Zhang*（張衛(wèi)新，合肥工業(yè)大學(xué)）
  J. Mater. Chem. A, 2021, 9, 22878-22891
  http://doi.org/10.1039/D1TA05396E

  

Muhammad Irfan 博士后

合肥工業(yè)大學(xué)

2004 年和 2013 年于巴基斯坦白沙瓦工程技術(shù)大學(xué)相繼獲得化學(xué)工程系學(xué)士學(xué)位和碩士學(xué)位，2019 年于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院獲得博士學(xué)位。目前在合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院張衛(wèi)新教授課題組做博士后。主要從事固態(tài)鋰電池先進(jìn)功能材料的合成、分離過(guò)程的離子透選膜（電滲析和擴(kuò)散滲析）和燃料電池技術(shù)方面的研究。

張?jiān)讫?/strong> 碩士研究生

合肥工業(yè)大學(xué)

2015 年于中國(guó)石油大學(xué)（北京）化學(xué)與化工學(xué)院獲得學(xué)士學(xué)位，目前為合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院張衛(wèi)新教授課題組 2019 級(jí)碩士研究生，研究方向?yàn)楣虘B(tài)鋰離子電池材料的合成與制備。

張衛(wèi)新 教授

合肥工業(yè)大學(xué)

合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，可控化學(xué)與材料化工安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，享受?chē)?guó)務(wù)院政府特殊津貼和安徽省政府特殊津貼，二級(jí)教授。1990 年和 1993 年于合肥工業(yè)大學(xué)相繼獲得學(xué)士學(xué)位和碩士學(xué)位，2000 年于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲得博士學(xué)位。重點(diǎn)開(kāi)展高性能鋰離子電池電極材料與固態(tài)電解質(zhì)的研發(fā)、退役電池的回收與綜合利用等研究。先后主持完成國(guó)家及省部級(jí)研究課題 20 余項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物 Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.、Acc. Chem. Res.、Appl. Catal. B: Environ.、J. Mater. Chem. A、Chem. Eng. Sci.、AIChE J.、J. Power Sources 等上發(fā)表研究論文 180 余篇，其中 SCI 收錄 140 余篇、EI 收錄 90 余篇，論文他引 5200 余次。獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利 16 項(xiàng)，2 項(xiàng)專(zhuān)利有償轉(zhuǎn)讓給相關(guān)企業(yè)，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。以第一完成人獲安徽省科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)、安徽青年科技獎(jiǎng)等。兼任中國(guó)化工學(xué)會(huì)儲(chǔ)能工程專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員，中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)顆粒制備與處理專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員，中國(guó)化學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員，《電源技術(shù)》編委會(huì)委員，安徽省“115”產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與安徽省高等學(xué)?！盎ば虏牧现苽渑c過(guò)程技術(shù)”科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。