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朱才鎮(zhèn)/林志群Nano Lett.：新型的導電支化聚合物固態(tài)電解質(zhì)

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朱才鎮(zhèn)/林志群Nano Lett.：新型的導電支化聚合物固態(tài)電解質(zhì)
為了進一步提高聚合物電解質(zhì)（PEs）的離子電導率，支化聚合物（BPs）應運而生。與線性聚合物相比，支化結(jié)構(gòu)有效地增加了聚合物的鏈段遷移率，抑制結(jié)晶，減少鏈纏結(jié)，從而大大增強了鋰的傳輸。然而，支化聚合物電解質(zhì)的快速發(fā)展在很大程度上被忽視。
朱才鎮(zhèn)/林志群Nano Lett.：新型的導電支化聚合物固態(tài)電解質(zhì)
在此，深圳大學朱才鎮(zhèn)研究員、佐治亞理工學院林志群教授等人從不同鏈結(jié)構(gòu)的 BPs對BP-PEs的一系列物理、機械和電化學性能的影響的角度，全面評估了 用于鋰導電高性能BP-PEs。
首先，根據(jù)其有趣的拓撲結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，討論和比較了各種BP，包括星狀聚合物 (SP)、梳狀聚合物 (CP)、瓶刷狀聚合物 (BBP) 和超支化聚合物 (HBP)。隨后，總結(jié)了通過調(diào)整合成參數(shù)來提高物理、機械和電化學性能的BP-PE的設計策略，包括離子電導率、離子轉(zhuǎn)移數(shù)、機械性能、熱穩(wěn)定性、以及界面化學和電化學穩(wěn)定性。
朱才鎮(zhèn)/林志群Nano Lett.：新型的導電支化聚合物固態(tài)電解質(zhì)
圖1. 星狀聚合物的常見結(jié)構(gòu)示意
最后，作者提出了用于高性能鋰基電池的BP-PE未來發(fā)展的挑戰(zhàn)和機遇：
（1）BP-PE通常缺乏全面的表征和精確控制的結(jié)構(gòu)；
（2）室溫下BP-PE的電導率仍然低于USABC發(fā)布的目標值；
（3）為復合PE制作支化聚合物/無機物；
（4）缺乏對所得BP-PE薄膜或凝膠形態(tài)的研究審查。作者認為，BP作為PE的制備和應用仍將是下一代鋰電池以及其他金屬電池的活躍探索領域。
朱才鎮(zhèn)/林志群Nano Lett.：新型的導電支化聚合物固態(tài)電解質(zhì)
圖3. BP-PEs中鋰傳輸?shù)挠绊懸蛩?/strong>
Lithium-Conducting Branched Polymers: New Paradigm of Solid-State Electrolytes for Batteries, Nano Letters 2021. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02558

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