固态聚合物电解质具有高电化学稳定性、低界面阻抗、低密度、易于加工和减薄等优点，是实现固态锂金属电池高能量密度、高安全性的关键。然而，由于聚合物基体结晶和锂盐解离不足等问题，导致聚合物电解质的离子电导率低(室温下<10^-5 S/cm)，严重阻碍了其实际应用。如何通过层间限域结构调控，在无机填料内部建立“类液态”锂离子传导，是开发综合性能优异固态聚合物电解质的瓶颈问题，具有很大的挑战。

近日，我院王柳等老师带领学生报道了一种基于不对称层状填料中“悬挂”溶剂分子设计的固态聚合物电解质，提出了层间限域“摆荡配位”的新概念，通过将溶剂小分子固定于不对称片层结构的一端，另一端悬挂摆荡，实现巧妙平衡，以整合无机填料和小分子塑化剂两种策略的优势。这种独特的配位环境不仅削弱了锂-溶剂相互作用，也促进了锂盐阴-阳离子解离。更重要的是，“悬挂”溶剂在限域空间中的动态运动实现了锂离子在层间的“类液态”高速传导。另外，溶剂被限制在填料层间，不会游离进入聚合物基体对其增塑，从而保持了材料优异的力学性能。新策略将“类液体”配位环境与增强的固态离子跳跃相结合，获得的新型聚合物固态电解质在室温下的离子电导率高达1.35×10^-4S/cm，在固态锂金属电池中实现了优异的综合性能，推动了高性能聚合物电解质的实际应用。

相关研究成果“Pendulum-swing coordination boosting “liquid-like” Li-ion conduction within asymmetric lamellar fillers for solid polymer electrolytes”发表于国际权威期刊Chemical Engineering Journal。文章的共同第一作者是我院硕士生唐菲和王柳讲师。

Fei Tang‡, Liu Wang‡*, Xinqi Huang, Xuesong Yin, Yapeng Tian, Zhuosen Wang, Xinwei Cui*, Qun Xu*, Liquid-like Li-ion conduction for solid polymer electrolytes: “Pendulum-swing coordination” in asymmetric lamellar fillers. Chemical Engineering Journal

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.148995