【儀表網 研發快訊】近日，《德國應用化學》(Angewandte Chemie International Edition)在線發表了集成電路學院楊培華課題組的最新研究成果。該研究通過設計陽離子-兩性離子共聚物電解質，實現了兼具高離子電導率與鋰離子選擇性的性能突破，論文題目為“Cationic-Zwitterionic Polymer Electrolytes with Enhanced Ionic Conductivity and Lithium-Ion Selectivity for Solid-State Batteries”。武漢大學博士研究生肖托與鮮靖林為論文共同第一作者，安徽工程大學閆文其博士、武漢大學劉抗教授及楊培華研究員為共同通訊作者。
聚合物電解質因其良好的界面相容性及易于規模化加工特性，被廣泛認為是固態電池中極具應用前景的電解質材料。高陽離子選擇性電解質能夠有效降低濃差極化，抑制枝晶生長，從而顯著提升電池的穩定性與安全性。然而，傳統聚合物電解質普遍存在鋰離子與陰離子共同遷移的問題，且鋰離子傳導高度依賴極性官能團，導致電導率和遷移數均處于較低水平。雖已有單離子導體可提高遷移數，但由于鋰離子與聚合物鏈段間存在強庫侖作用，其離子電導率往往受限。如何在高離子電導率與高鋰離子遷移數之間實現兼顧，仍是當前聚合物電解質走向實用化的關鍵難題。
在本研究中，通過原位聚合離子液體和兩性離子單體，構建出一種新型陽離子-兩性離子聚合物電解質。在該設計中，陽離子基團用于錨定TFSI−陰離子以提升鋰離子遷移數，而磺酸根基團則促進鋰鹽解離并增強鋰離子傳輸，使電解質兼具高遷移數與高電導率。基于該電解質組裝的軟包電池表現出優異的電化學穩定性，并成功應用于無人機驅動實驗。該研究為發展安全、高能量密度的固態電池提供了新的思路。
該工作得到國家自然科學基金、學校科研公共服務條件平臺及學校超算中心的支持。
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