【摘 要】
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随着药物传输系统的发展,人们对开发一种智能可控制的药物输送系统的需求日益增长。为了解决药物输送系统的供能问题,延长药物输送系统寿命,开发一种高能量密度高安全性的电池体系迫在眉睫。聚合物固体电解质具有良好的加工性能,好的界面相容性,优异的机械性能,较低的成本以及轻量化等特性,可作为解决固态电池中锂枝晶等安全性问题的解决方案。为了满足固态电池的使用,聚合物固体电解质还需要满足较高的离子电导率以及较快的
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随着药物传输系统的发展,人们对开发一种智能可控制的药物输送系统的需求日益增长。为了解决药物输送系统的供能问题,延长药物输送系统寿命,开发一种高能量密度高安全性的电池体系迫在眉睫。聚合物固体电解质具有良好的加工性能,好的界面相容性,优异的机械性能,较低的成本以及轻量化等特性,可作为解决固态电池中锂枝晶等安全性问题的解决方案。为了满足固态电池的使用,聚合物固体电解质还需要满足较高的离子电导率以及较快的锂离子在正负极间的传输,同时还要满足一定的机械稳定性。已有文献报道了很多方法来改善锂离子在正负极之间以及正极/负极与电解质之间的运输,其中原位聚合技术已被证实是一种有效构建聚合物固体电解质与电极之间的优异的界面接触的方法,运用原位聚合技术得到的聚合物固体电解质往往具有非常优异的电解质/电极接触界面,允许锂离子在界面之间快速的传输,从而获得优异的电化学性能以及循环性能。然而,现存的原位聚合技术常常需要热,紫外光或者γ射线作为能量引发聚合,而且在聚合体系中常常难免会添加一些溶剂来避免了高浓度对聚合反应活性种的传播,这难以避免体系中有溶剂残留,这既增加了聚合物固体电解质制备的复杂程度,同时体系残留的溶剂与电极材料的副反应也增加了电池体系的循环衰减以及安全性问题。本文围绕可见光诱导的无溶剂法原位聚合制备聚合物固体电解质,开发了一种简便,高效的聚合物固体电解质的制备方法,即分别通过可见光诱导可控自由基聚合得到聚乙二醇丙烯酸酯基聚合物固体电解质以及可见光诱导阳离子聚合得到1,3-环氧五环基聚合物固体电解质。其中,通过可见光诱导无溶剂的可控自由基聚合得到的聚乙二醇丙烯酸酯基聚合物固体电解质,由于结合了可见光以及可控聚合的优势,可在5分钟绿色高效地且均匀地达到完全转化(转化率为99%),并利用了原位聚合在电极表面可见光诱导聚合得到厚度只有16微米的超薄聚合物固体电解质。利用该方法得到的聚合物固体电解质在室温下展现了1.5×10-4 S cm-1的高离子电导率以及良好的界面接触,所组装的LFP/Li电池可在室温下得到较高的放电面容量1.7 m Ah cm-2(164.6 m Ah g-1),Li/Li电池可稳定循环超过270个小时。另外,通过可见光诱导无溶剂的阳离子聚合得到的1,3-环氧五环基聚合物固体电解质同样可以绿色高效地得到一个高的转化率(93%),并且可以得到一个室温下的离子电导率为1.6×10-4S cm-1且界面接触良好的聚合物固体电解质体系,其组装的LFP/Li电池在室温0.1 C倍率下也可稳定循环,其平均库伦效率可保持为98.3%。
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