辽科大化工学院“辽宁省能源材料与电化学”重点实验室研究工作取得新突破

近日，辽宁科技大学化学工程学院“辽宁省能源材料与电化学”重点实验室孙呈郭教授和李莉香教授围绕低界面阻抗、正/负极双界面层构建和低温PEO基固态锂电池的研究工作取得突破性进展。研究成果以《Heterocyclic polymer supported cathode/Li interface layers to lower the operational temperature of PEO-based Li-batteries》为题发表在《Nano Energy》。辽科大为第一通讯单位，2020级博士郑金刚为第一作者。

固态聚合物锂电池在抑制锂枝晶，解决安全和能量密度问题方面与有机液体锂电池相比具有显著优势。然而，由于电极材料与固态电解质界面的接触不充分，电池循环过程中很难形成稳定的SEI膜，使用固态电解质代替有机液态电解质通常会导致界面高的电阻和缓慢的离子迁移。因此，解决界面问题是进一步开发低温（≤25℃）高性能固态聚合物锂电池的迫切需求。为解决这一难题，孙呈郭教授等人提出利用杂环化合物的热诱导聚合反应原位同时构造正负极界面层，以实现对正极界面需要的混合离子/电子传输和对负极界面需要的快离子导体传输的同时满足，进而减小固态锂电池界面电阻和界面离子迁移能垒，促进锂的均匀沉积/剥离，降低PEO基聚合物固态锂电池工作温度至10℃。这种原位定制的杂环聚合物界面层为正极界面带来了良好的界面电子/离子导电性和锂金属负极界面良好的兼容性，可有效缓解固态电池的界面问题。

该成果采用的杂环聚合物支撑的正/负极双界面层的策略实现了界面离子传输阻力的显著降低，使基于PEO的固态电解质在低温下（10℃）表现出优异的电化学性能。这种满足正极/负极个性化要求的定制策略有望成为解决电池内部电荷动力学问题，包括电极结构、电极-电解质界面以及具有快速离子传输能力的固态电解质的一项前景广阔的技术。（供稿单位：化工学院 图片来源：化工学院）