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  固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合材料在構(gòu)造高安全性和高比能電池方面具有廣闊前景，但一直受到材料綜合性能和制備工藝的限制而無(wú)法實(shí)現(xiàn)其全面推廣應(yīng)用。

  近日，青島科技大學(xué)張建明團(tuán)隊(duì)陳玉偉與美國(guó)特拉華大學(xué)Kun Kelvin Fu、南密西西比大學(xué)Zhe Qiang等合作發(fā)明了一種聚合物電解質(zhì)復(fù)合材料的設(shè)計(jì)策略，該電解質(zhì)復(fù)合材料由提供高機(jī)械強(qiáng)度的硬骨架和增強(qiáng)界面相容性和離子導(dǎo)電性的軟聚合物共同組成。通過(guò)在來(lái)源廣泛、環(huán)境友好的生物質(zhì)材料纖維素納米晶（CNC）表面接枝丙烯腈（AN）合成了具有多孔結(jié)構(gòu)的纖維素納米晶接枝改性聚丙烯腈（CNC-PAN），并將CNC-PAN作為固態(tài)電解質(zhì)的基質(zhì)，采用干法成膜的方式成功制備了一種新型固態(tài)電解質(zhì)。

  本研究以硝酸鈰銨為引發(fā)劑在CNC的水溶液中引發(fā)AN在CNC表面的接枝聚合得到一種具有均勻孔結(jié)構(gòu)的CNC-PAN產(chǎn)物。通過(guò)控制AN的相對(duì)濃度可以調(diào)控CNC含量，并且CNC含量對(duì)CNC-PAN的孔結(jié)構(gòu)的均勻性和耐熱性等方面具有重大影響。當(dāng)CNC含量為23.9 wt%時(shí)，CNC-PAN的孔結(jié)構(gòu)最均勻且具有最大的比表面積68.5 m² g^-1，此時(shí)熱分解溫度能夠達(dá)到310℃以上。CNC密度低且表面豐富的磺酸鹽自由基充當(dāng)了Li⁺躍遷的橋梁，降低了躍遷能壘，從而提高了離子的電導(dǎo)率。該技術(shù)報(bào)道的干法成型工藝完全避免了常用鑄造工藝的問(wèn)題：1)大量有毒溶劑蒸汽，造成環(huán)境污染；2)成膜效率低；3)聚合物在長(zhǎng)時(shí)間干燥過(guò)程中的重結(jié)晶；4)組分沉積引起的電解質(zhì)膜成分不均勻。且加工便捷、可規(guī)�；苽洹H少量溶劑的使用。由于上述優(yōu)點(diǎn)，這種新方案在固態(tài)電解質(zhì)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 

  采用該法制備的固態(tài)電解質(zhì)膜厚僅有16μm，且具有良好的耐熱性。CNC表面豐富的磺酸基和其他含氧極性官能團(tuán)可以溶劑化Li⁺，幫助Li⁺移動(dòng)，作為Li⁺運(yùn)輸?shù)臉蛄�，降�?/span>SPE中的能量勢(shì)壘，從而提高離子的電導(dǎo)率。PAN中腈基之間的偶極-偶極相互作用可以結(jié)合EC分子形成快速離子傳輸通道，進(jìn)一步提高離子電導(dǎo)率。 

  該法得到的固態(tài)電解質(zhì)膜具有重量輕(ρ=1.2 g cm^-3)、抗拉強(qiáng)度9.5 MPa、離子電導(dǎo)率高(3.9×10^-4 S cm^{- 1})和遷移數(shù)(t_Li+=0.8)的良好組合性能。且體現(xiàn)出良好的電化學(xué)穩(wěn)定性。更重要的是，通過(guò)球磨法制備的LFP/炭黑/SPE與SPE通過(guò)熱壓結(jié)合得到緊密形成的界面，從而使組裝的電池具有優(yōu)異的性能。這種新開(kāi)發(fā)的干法方法代表了一種具有巨大經(jīng)濟(jì)前景的電池開(kāi)發(fā)策略，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)可行的高性能和本質(zhì)上安全的電池，而不存在溶劑污染問(wèn)題。 

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.3c04610