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  系統(tǒng)地闡述了原位生成聚合物電解質(zhì)在二次電池中的研究進(jìn)展，提出了七種不同機(jī)理原位生成凝膠聚合物電解質(zhì)，并詳細(xì)地介紹了不同機(jī)理原位生成凝膠聚合物電解質(zhì)的特點(diǎn)，在深刻地剖析了當(dāng)前該發(fā)展方向存在的一些機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

  電解質(zhì)是高比能量二次電池的關(guān)鍵組成部件之一。雖然電極材料是決定鋰二次電池能量密度的先決條件，但能量密度與其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、循環(huán)穩(wěn)定性以及安全性有關(guān)，而這些都與電解質(zhì)有著直接聯(lián)系。目前二次電池主要使用的是液態(tài)電解液，而使用液態(tài)電解液的二次電池依然存在內(nèi)部短路、漏液、燃燒甚至爆炸等安全隱患。

  聚合物電解質(zhì)可以在很大程度上緩解甚至解決二次電池所面臨的電解液泄漏、揮發(fā)、燃燒和爆炸等潛在安全問(wèn)題。但傳統(tǒng)聚合物電解質(zhì)成型工藝繁瑣冗贅，且制備過(guò)程中存在溶劑揮發(fā)污染環(huán)境等缺點(diǎn)，原位生成聚合物電解質(zhì)除可以有效解決上述安全問(wèn)題外，還可以在二次電池內(nèi)部形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面，實(shí)現(xiàn)界面融合，減少固/固界面阻抗，有利于提升二次電池循環(huán)壽命，具有很好的應(yīng)用前景。

Fig.1  Comparisons of preparation methods, advantages and disadvantages of polymer electrolytes by (a) solution-casting and (b) in situ method

  作為一種新型的聚合物電解質(zhì)成型工藝，在二次電池內(nèi)部原位聚合生成聚合物電解質(zhì)，可以使聚合物二次電池具有更好的界面相容性，顯著提升電池的性能，并且原位聚合物電解質(zhì)制備工藝摒棄了現(xiàn)有聚合物電解質(zhì)的聚合物溶解、干燥成膜和電解液溶脹等復(fù)雜工序，使得電解質(zhì)的制備以及電池組裝同時(shí)進(jìn)行，有效地降低了成本并且可以較好地與現(xiàn)有電池工業(yè)體系相兼容。中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所的崔光磊研究員團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)單體分子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及選擇不同增塑劑和添加劑，在聚合物電解質(zhì)領(lǐng)域開(kāi)展了一系列工作，具有廣泛的影響力，系列成果已發(fā)表在Energy & Environmental Science, Advanced Materials,Advanced Science, ACS Applied Materials & Interfaces等期刊。

  崔光磊研究員課題組在《高分子學(xué)報(bào)》2019年9期發(fā)表的特約綜述中通過(guò)調(diào)研前期文獻(xiàn)資料重點(diǎn)論述了目前國(guó)內(nèi)外二次電池用原位生成聚合物電解質(zhì)的研究進(jìn)展以及關(guān)鍵前沿問(wèn)題，并且從聚合機(jī)理的角度對(duì)于該體系進(jìn)行系統(tǒng)分析總覽，密切關(guān)注其在多種二次電池體系(如鋰電池、鈉電池、鎂電池等)的應(yīng)用進(jìn)展，并對(duì)其作為二次電池關(guān)鍵聚合物電解質(zhì)材料的應(yīng)用前景和所面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了展望。

Fig. 2   Prospects for the future development of in situ generated polymer electrolyte

  論文鏈接：http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20190097cuiguanglei.pdf