固态聚合物电解质（SPE）具有重量轻、机械性能好、加工性能优越等优点，是高安全性、高能量密度固态锂金属电池（SLMB）的首选材料。迄今为止，SPE的制备主要是将锂盐溶解到聚合物基体中（称为“聚合物包盐”）；近年来，通过共混、交联、共聚和接枝等，大分子设计Li+与极性基团之间的配位，它们的离子电导率已经提高到10-4S cm-1以上。但仍存在电化学窗口窄、锂离子转移数（tLi+）低、电解质/电极界面不稳定等问题。含锂量超过50%的固态电解质被称为“盐包聚合物”，由于其缠结诱导的橡胶性质，具有高锂离子浓度和宽电化学窗口。遗憾的是，很难找到一种适用于“盐包聚合物”电解质的锂盐，其应满足以下严格要求：(1)保持低玻璃化转变温度 (Tg ≤ 25 °C)，即使对于电解质与聚合物共混后；(2)与聚合物有适当的溶解性，不影响其橡胶状态；(3)保持良好的机械性能。除了锂盐种类，聚合物和锂盐之间的超分子相互作用，包括氢键、范德华力和金属配体配位，也是实现“盐包聚合物”电解质的关键，可弥补锂盐或聚合物的不足，提高电池性能。
鉴于此，考虑到锂盐种类以及聚（甲基乙烯基醚-alt-马来酸酐）（PME）和双锂盐（Dual-Li）之间的超分子相互作用，北京科技大学连芳教授提出了一种新型“盐包聚合物”固态电解质（PISE）。其中由马来酸酐 (MA) 开环生成的羧酸与LiPVFM链中的羟基形成强氢键。同时，具有丰富羰基的 PME可以改善 LiTFSI 的配位，并进一步增强 PISE 的完整性。结果表明，PME与双锂盐的互溶性大大增强，这对制备具有高离子电导率的“盐包聚合物”固态电解质具有重要意义。
文章亮点：
1.精心设计的 PISE表现出改善的离子电导率3.57 × 10−4S cm−1、0.62 的高 tLi+、超过 5.0 V 的宽电化学窗口以及 25 °C 下 3.3 GPa的高模量。
2.PISE 中的羧酸根基团与正极和锂负极都具有很强的粘附力，从而提高了出色的电解质/电极兼容性。
3.组装的LiCoO2||Li固态电池表现出优异的高电压循环性能，循环225次后容量保持率为 89.2%。此外，LiNi0.7Mn0.2Co0.1O2||Li软包电池即使在恶劣条件下也表现出卓越的安全性。
图1 PISE中PME和Dual-Li之间的相互作用示意图及表征
图2 LiCoO2||Li固态电池性能
图3 LiNi0.7Mn0.2Co0.1O2||Li软包电池性能
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202103049
原文刊载于【高分子科学前沿】公众号
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