博士生郑金刚的工作被Angewandte Chemie International Edition接收！
发布日期：2021-05-25
近日，我校化工学院能源材料与电化学省重点实验室孙呈郭教授、安百钢教授等和中国科学院金属研究所李峰研究员合作，围绕低界面阻抗、高稳定性且与锂负极兼容的固态聚合锂离子电池开展工作，并取得重要进展，研究成果以“Double Ionic-Electronic Transfer Interface Layers for All-Solid-State Lithium Batteries”在国际化学类TOP期刊《德国应用化学》（英文全称：Angewandte Chemie International Edition）在线发表，我校为第一通讯单位，2020届博士生郑金刚为第一作者。
固态电解质被认为是获得高安全、高能量密度锂电池的有效途径之一。无机固态电解质和有机固态电解质分别具有较好的锂离子传导和柔韧性等优点，是当前固态电解质中研究最多的材料。然而，固态锂电池中固态电解质的固固接触界面所引起界面阻抗，阻碍了锂离子和电子在界面层传输、转移，且在循环过程中，界面对金属锂负极的不稳定性，最终导致电化学性能下降。为了解决这一难题，该研究工作利用原位电化学聚合的方法来形成快速离子-电子传输界面，可实现传导锂离子，又能改善电子转移。首先，在界面处形成导电聚合物，来降低阻抗，且原位生长的方式能够形成更好的界面接触。其次，生成的聚噻吩是线性共轭聚合物，可与线性的PEO电解质形成一体化结构，使得界面层具有较好的电化学稳定性及兼容性，而且电解质与电极材料间的接触更加紧密，促进界面锂离子和电子的快速传输。离子-电子传输界面的形成可有效降低界面阻抗，减少充放电过程的极化效应，提升循环倍率性能。
该成果实现了在较低温度下，固态锂电池中电化学聚合原位构建快速离子-电子传输界面层，表现出高比容量，优异循环稳定性和倍率性能。该工作可扩展到噻吩、吡咯及苯胺等单体的聚合，为解决全固态锂电池中界面问题提供了简单有效的思路。此外，能源材料与电化学省重点实验还开展了全固态聚合物电解质快离子传输的研究，通过将多硫锂离子嫁接到PEO链端实现了锂离子在聚合物中的迁移，相关成果以“Fast lithium ion transport in solid polymer electrolytes from polysulfide-bridged copolymers”为题发表在《Nano Energy》上（IF=16.6, 2020, 75: 104976）.
上述工作得到了国家自然科学基金、兴辽英才计划人才项目、辽宁省能源材料与电化学重点实验室的支持。
（供稿：化工学院）