與液態電解質相比,聚合物電解質具有柔韌性好、可設計性強、安全性高、組裝的鋰電池具有更高的能量密度等優勢,越來越受到了人們的廣泛關注與研究。提高鋰離子在固態聚合物電解質中的傳導能力成為聚合物電解質應用于固態鋰電池需要解決的關鍵問題。
中國科學院大學化學科學學院張遼云教授課題組基于液晶基元的有序排列的特性,設計、合成了一系列液晶基聚合物電解質(Electrochim. Acta, 2018, 259, 213-224; Polym. Chem., 2018, 9, 4674–4682; J. Power Sources, 2018, 395, 137–147; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 25273-25284),這些液晶基聚合物電解質表現出良好的電化學性能。
最近,基于上述前期研究工作,該課題組進一步將合成得到的1,4-雙-[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯 (C6M,一種棒狀液晶單體)和一定比例離子液體復合,在紫外光照射下進行聚合,得到離子液體嵌入的具有有序通道的聚合物電解質膜(如圖1所示)。
(a)具有雙活性雙鍵液晶單體的合成;(b)離子液體/液晶聚合物電解質的合成路線
基于離子通道的構建和聚合固定作用,該電解質膜組裝的LiFePO4/Li電池表現出良好的循環和倍率性能,具有良好的應用前景。該工作目前以題目“Constructing stable ordered ion channels for a solid electrolyte membrane with high ionic conductivity by combining the advantages of liquid crystal and ionic liquid” 發表在J. Mater. Chem. A上(J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 1069-1075)。博士研究生王師和曾慶輝為該論文的共同第一作者,張遼云教授為通訊作者。
該系列研究工作得到了北京大學周恒輝教授、中國科學院大學材料學院劉向峰教授、北大先行科技產業有限公司的大力幫助;獲得了國家自然科學基金和中國科學院分子科教融合等項目的支持。
論文鏈接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2018/ta/c8ta09489f
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