聚氧化乙烯(PEO)是一種很有前景的固態(tài)鋰硫電池固體電解質(zhì)材料，但其本征離子電導(dǎo)率低、力學(xué)性能差、不能阻礙多硫化物穿梭效應(yīng)等限制了其應(yīng)用。

近日，北京大學(xué)深圳研究生院潘鋒（通訊作者）、楊盧奕（通訊作者）和北京航空航天大學(xué)劉新華（通訊作者）等人在材料研究頂級(jí)期刊Adv. Funct. Mater.上發(fā)表了題為”PIM-1 as a Multifunctional Framework to Enable High-Performance Solid-State Lithium–Sulfur Batteries”的研究性論文。

PIM-1如何提高PEO基固態(tài)鋰硫電池性能的示意圖

作者合成了一種具有固有微孔率的聚合物(PIM)，并將其作為有機(jī)骨架，通過(guò)形成復(fù)合電解質(zhì)(PEO-PIM)來(lái)全面提高PEO的性能。PIM-1獨(dú)特的結(jié)構(gòu)不僅將PEO電解質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度和硬度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，增加了對(duì)金屬鋰負(fù)極的穩(wěn)定性，而且通過(guò)降低結(jié)晶度提高了其離子導(dǎo)電性。

PEO-PIM膜的形貌和性能表征

此外，由于親電的1，4-二氰基氧雜菲官能團(tuán)與多硫化物具有較高的結(jié)合能，PIM-1可以有效地捕獲多硫化物鋰物種，從而減輕有害的多硫化物穿梭效應(yīng)。

得益于這些特性，PEO-PIM復(fù)合電解質(zhì)的使用大大提高了固態(tài)鋰硫電池的倍率性能、長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性和優(yōu)異的安全性能。該方法為固體聚合物電解質(zhì)的優(yōu)化提供了新的方向。

用原子力顯微鏡測(cè)量固體聚合物電解質(zhì)的表面形貌和力學(xué)性能

PIM-1 as a Multifunctional Framework to Enable High-Performance Solid-State Lithium–Sulfur Batteries(Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202104830)