聚合物固態(tài)電解質(zhì)及其電池的理性設(shè)計(jì)

主講人 : 湯育欣 教授

聚合物固態(tài)電解質(zhì)具有柔韌性高，工藝兼容性強(qiáng)，規(guī)模化加工可行性高等優(yōu)勢(shì)，是下一代電池技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。然而，受其分子本征晶區(qū)結(jié)構(gòu)限制，聚合物電解質(zhì)具有的低離子電導(dǎo)率和電解質(zhì)/電極界面的不穩(wěn)定性阻礙了其廣泛應(yīng)用。

為應(yīng)對(duì)這些關(guān)鍵挑戰(zhàn)，我們基于分子結(jié)構(gòu)組成與動(dòng)態(tài)界面調(diào)控策略對(duì)聚合物固態(tài)電解質(zhì)進(jìn)行了一系列理性設(shè)計(jì)：1) 在傳統(tǒng)的聚合物全固態(tài)電解質(zhì)中，通過引入具有雙功能作用的強(qiáng)路易斯酸氟化物添加劑，實(shí)現(xiàn)鋰離子遷移效率、聚合物電解質(zhì)/鋰負(fù)極界面穩(wěn)定性和循環(huán)穩(wěn)定性的協(xié)同提升；2) 在聚合物全固態(tài)電解質(zhì)體相構(gòu)筑限域無序氫鍵相互作用體系，通過限域氫鍵供體與PEO鏈段及鋰鹽陰離子的相互作用，實(shí)現(xiàn)鋰離子遷移效率與體系高壓穩(wěn)定性的顯著提升；3) 在聚合物全固態(tài)電解質(zhì)體相構(gòu)筑質(zhì)子束縛體系，通過富氨基“質(zhì)子海綿”對(duì)體系游離質(zhì)子的強(qiáng)烈束縛作用，抑制電解質(zhì)體系內(nèi)強(qiáng)酸生成，繼而顯著抑制聚合物鏈段高壓環(huán)境下酸催化分解，提高體系高壓穩(wěn)定性。

主講人簡介：

湯育欣，國家級(jí)人才，福州大學(xué)和清源創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的固態(tài)電池團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，研究方向?yàn)榘踩斐涔虘B(tài)電池，聚焦聚合物固態(tài)電解質(zhì)及電極材料的創(chuàng)制和工程應(yīng)用研究。近5年來，他以項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的身份共主持科研項(xiàng)目10余項(xiàng)，其中包括國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、澳門科學(xué)技術(shù)發(fā)展基金項(xiàng)目和省級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目。通過持續(xù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，在固態(tài)電池領(lǐng)域取得了一系列創(chuàng)新性的成果：1）發(fā)展協(xié)同催化聚合技術(shù)解決固態(tài)電池聚合工藝一致性的核心難題；2）開發(fā)低溫石墨化技術(shù)實(shí)現(xiàn)碳基負(fù)極的低成本宏量制備。迄今為止，已經(jīng)在在能源化工、材料化學(xué)領(lǐng)域國際期刊(Sci. Adv., Adv. Mater., EES, JACS, Angew. Chem., etc.)等發(fā)表學(xué)術(shù)文章200余篇，引用1.9萬余次，申請(qǐng)發(fā)明專利50余件，其中授權(quán)中國、美國和新加坡專利10余件，美國專利申請(qǐng)5件，其中多件專利轉(zhuǎn)讓。