聚合物基固态电池关键材料开发
周伟东
北京化工大学
400-500Wh/kg
固态电池体系：
(1)不（少）含易燃液体,提高安全
(2)锂(合金)负极(1500mAh/g)，替代石墨负极(372mAh/g),
挑战：聚合物电解质的氧化-还原窗口较窄
策略:(1)双层聚合物/聚合物电解质，高电压SPE接触正极，低电压SPE接触锂金属
负极;(2)原位钝化界面
全固态电池设计图析
最高占据分子轨道（HOMO），最低未占据分子轨道（LUMO）
Adv.Mater.,2019,31,1805574,高被引;中国专利授权号：130000000003.8
Adv.EnergyMater.2020,2002416储能科学与技术2022,11,1788
目标：设计新的聚合物结构，同时兼容高电压正极和低电压负极
策略：聚酯耐受高电压，含F基团可以原位与金属锂形成钝化层，稳定与金属锂的界面。
新结构：氟化的聚草酸酯。
聚草酸酯类电解质的本征导离子率
草酸酯氟化草酸酯
HOMOHOMO
Li/NMC811全固态电池
氟化草酸酯
PEGMA
LiPF-DMC
6
LiTFSI-DMC
（1）揭示分子结构-导离子率关系,以聚碳酸酯、聚草酸酯、聚丙二酸酯为例，
（2）氟带乙酸酯封端，与锂金属原位形成LiF基复合SEI，提高与锂金属稳定性。
聚酯类电解质的本征导离子率
聚碳酸酯-Li聚草酸酯-Li聚丙二酸酯
导离子率升高的原因：
（1）聚合物分子链的柔性增加，Tg降低
（2）草酸酯、丙二酸酯与锂盐之间形成螯合配位，有利于锂盐的解离
碳酸酯-Li草酸酯-Li
SinglecrystalSinglecrystalSinglecrystal
LiTFSI:(EC)1LiFSI:(DMOA)1LiTFSI:(DMOA)2
FSI-
TFSI-
ECVSTFSI-DMOA
Li+Li+Li+
DMOA
TFSI-DMOADMOADMOA
TFSI-
含氟基团对界面稳定性的影响