化院江平开&黄兴溢教授团队与清华大学王定胜教授团队联手Advanced Materials发文:纤维图案化聚合物凝胶电解质助力长寿命安全型固态锂金属电池
日期:2023-06-06 阅读:68863

近日,材料领域知名期刊《Advanced Materials》在线发表了上海交通大学化学化工学院江平开/黄兴溢课题组与清华大学王定胜教授团队在纤维图案化聚合物凝胶电解质方面的研究进展“Engineering the Structural Uniformity of Gel Polymer Electrolytes via Pattern-guided Alignment for Durable, Safe Solid-state Lithium Metal Batteries”。化学化工学院博士研究生康琪、清华大学/哥伦比亚大学庄泽超博士、化学化工学院刘毅杰博士是该论文的第一作者,清华大学王定胜教授和我院黄兴溢教授为论文的通讯作者。

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超薄、超韧性凝胶聚合物电解质(GPEs)是耐用、安全和高能量密度固态锂金属电池的关键组成部分,但仍面临着有限的均一性和连续性、不均匀的锂离子通量和电解液易渗漏等挑战。针对这些挑战性问题,研究团队采用图案化电纺策略,有效促进和诱导聚合物纤维的有序排列和聚集,构筑了兼有超薄(16 μm)、超韧性(~ 613%)和高均一性的图案化GPEs。与10.58 mg cm−2的LiFePO4组装的固态锂金属全电池在1.0 C循环1570圈后,容量保持率高达92.5%。在有限锂量和高温条件下仍呈现出优异的电化学性能,软包电池在多次裁剪后仍然正常工作,表现出极高的安全性。该研究为高性能、高安全性固态锂金属电池的设计提供了新的策略。

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图1. 图案化凝胶电解质设计流程图

该工作是在江平开教授的指导下,由王定胜教授、黄兴溢教授带领研究团队完成的。该研究得到了国家自然科学基金(U19A20105、52003153、22005186, 52103303和52207027)和上海市优秀学术带头人计划(21XD1401600)的资助。南京航空航天大学刘振辉博士、德国不莱梅大学李勇博士、青岛大学孙彬教授、华中科技大学裴非博士、江南大学朱罕教授、SEITA实验室李洪飞博士、李鹏里博士(生)、林瑛博士、史坤明博士、朱荧科博士、陈杰助理研究员、西安交通大学石超群教授、武汉大学赵焱教授、复旦大学/南京航空航天大学夏永姚教授参与本项研究并给予建设性意见。同时感谢我院杨军教授、颜徐州教授在论文修改和力学测试方面给予的相关支持。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202303460


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