鋰離子電池（LIB）因其高能量密度和長(zhǎng)使用壽命而在便攜式電子設(shè)備、儲(chǔ)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車中具有重要應(yīng)用。但廣泛使用的可充鋰離子電池面臨著實(shí)現(xiàn)高安全性和長(zhǎng)循環(huán)壽命的挑戰(zhàn)。
近日，同濟(jì)大學(xué)黃云輝教授、武漢理工大學(xué)賀丹琪博士通過(guò)在聚乙烯隔膜上沉積離子液體（1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺，EMIM:DCA）、聚氨酯（PU）和鋰鹽的復(fù)合物，制備了具有降低聲子散射的超薄固態(tài)聚合物電解質(zhì)（SPE），以應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)。堅(jiān)固柔性的隔膜基質(zhì)不僅降低了電解質(zhì)厚度，提高了Li+的遷移率，更重要的是為SPE提供了相對(duì)規(guī)則的熱擴(kuò)散通道，減少了外部聲子散射。此外，EMIM:DCA的引入成功地打破了PU聚合物鏈的隨機(jī)分子間吸引力，顯著降低了聲子散射，提高了聚合物的內(nèi)部熱導(dǎo)率。因此，所獲得的SPE的熱導(dǎo)率增加了約6倍，電池的熱失控得到了有效抑制。這項(xiàng)工作表明，通過(guò)聲子工程優(yōu)化電池的熱安全性為高安全鋰離子電池的設(shè)計(jì)原理提供了新的思路。1. 這項(xiàng)工作關(guān)注聲子散射對(duì)SPE的影響，并通過(guò)聲子工程策略設(shè)計(jì)了具有高熱穩(wěn)定性的SPE，以優(yōu)化高能量密度固態(tài)鋰電池（SSLBs）的熱安全性。2. 作者提出了一種簡(jiǎn)單、大規(guī)模和成本效益的策略來(lái)合成超?。▇13μm）和柔性的SPE，用于高安全性和高能量密度的固態(tài)鋰電池（SSLBs）。具體而言，采用作模型聚合物電解質(zhì)的PU/EMIM:DCA/LiTFSI（PIL）被滲透到PE隔膜基質(zhì)上，以制備混合SSE（PE/PU/EMIM:DCA/LiTFSI，PPIL）。在這里，EMIM:DCA的引入打破了PU聚合物鏈的隨機(jī)分子間吸引力，顯著降低了聲子散射，從而提高了聚合物的內(nèi)部導(dǎo)熱性。3. 此外，堅(jiān)固柔性的隔膜基質(zhì)保持了超薄SSE的結(jié)構(gòu)完整性，這不僅防止了內(nèi)部短路和枝晶滲透，而且重要的是減少了外部散射，并提供了一個(gè)相對(duì)規(guī)則的通道。因此，與其他SPE相比，所獲得的固態(tài)聚合物電解質(zhì)的熱傳導(dǎo)得到了極大的改善?？傮w而言，在這項(xiàng)工作中，作者展示了一種使LIB具有高安全性和高能量密度的新方法，并強(qiáng)調(diào)了聲子工程在LIB高安全性中的重要性。
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https://doi.org/10.1002/adma.202405097
