聚合物基固態(tài)電池關(guān)鍵材料分析報告

聚合物基固態(tài)電池關(guān)鍵材料開發(fā)2024-3-24目標(biāo)：高安全、高能量密度電池400-500Wh/kg固態(tài)電池體系：(1)

不（少）含易燃液體,

提高安全(2)

鋰(合金)負(fù)極(>1500mAh/g)，替代石墨負(fù)極(372mAh/g),提高能量密度2固態(tài)聚合物電解質(zhì)的發(fā)展簡史ACSSustainableChemistry&Engineering,2023，11,

1253?12773目標(biāo)：高安全、高能量密度電池41.1雙層聚合物基固態(tài)電解質(zhì)挑戰(zhàn)：聚合物電解質(zhì)的氧化-還原窗口較窄策略:(1)雙層聚合物/聚合物電解質(zhì)，高電壓SPE接觸正極，低電壓SPE接觸鋰金屬負(fù)極;(2)原位鈍化界面全固態(tài)電池設(shè)計圖析最高占據(jù)分子軌道（HOMO），最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）Adv.

Mater.,2019,31,1805574,高被引;

中國專利授權(quán)號：201810768363.8Adv.

Energy

Mater.2020,2002416儲能科學(xué)與技術(shù)

2022,11,178851.2同時穩(wěn)定正負(fù)極界面？氟化聚草酸酯目標(biāo)：設(shè)計新的聚合物結(jié)構(gòu)，同時兼容高電壓正極和低電壓負(fù)極策略：聚酯耐受高電壓，含F(xiàn)基團可以原位與金屬鋰形成鈍化層，穩(wěn)定與金屬鋰的界面。新結(jié)構(gòu)：氟化的聚草酸酯。聚草酸酯類電解質(zhì)的本征導(dǎo)離子率草酸酯氟化草酸酯HOMOHOMOAngew.Chem.Int.Ed.,2021,60,1833561.2同時穩(wěn)定正負(fù)極界面？氟化聚草酸酯Li/NMC811

全固態(tài)電池氟化草酸酯PEGMALiPF6-DMCLiTFSI-DMC7LiTFSI-DOL/DME1.3

聚酯類電解質(zhì)系統(tǒng)研究（1）揭示分子結(jié)構(gòu)-導(dǎo)離子率關(guān)系,

以聚碳酸酯、聚草酸酯、聚丙二酸酯為例，（2）氟帶乙酸酯封端，與鋰金屬原位形成LiF基復(fù)合SEI，提高與鋰金屬穩(wěn)定性。8Angew.

Chem.Int.Ed.,2023,e202218229

hotpaper1.4

聚酯類電解質(zhì)系統(tǒng)研究聚酯類電解質(zhì)的本征導(dǎo)離子率聚碳酸酯-Li聚草酸酯-Li聚丙二酸酯戊二醇+含氟丁二醇丁二醇91.4

聚酯類電解質(zhì)系統(tǒng)分析導(dǎo)離子率升高的原因：（1）聚合物分子鏈的柔性增加，Tg降低（2）草酸酯、丙二酸酯與鋰鹽之間形成螯合配位，有利于鋰鹽的解離碳酸酯-Li草酸酯-LiVS101.4

聚酯類電解質(zhì)系統(tǒng)分析含氟基團對界面穩(wěn)定性的影響聚合物端基-OH三氟乙酸酯端基111.4

聚酯類電解質(zhì)系統(tǒng)分析聚碳酸酯

65oC聚草酸酯

45oC聚丙二酸酯

35oC聚草酸酯聚二甲基丙二酸酯聚碳酸酯聚丙二酸酯聚丙二酸酯121.5

聚酯類電解質(zhì)系統(tǒng)分析>C2-C6C2-C5C2-C9>C2-C1013J.

Am.Chem.Soc.2024,146,5940?5951From

全固態(tài)

to

準(zhǔn)固態(tài)

？聚合物基準(zhǔn)固態(tài)問題：（1）較低的本征導(dǎo)離子率，在完全無溶劑的條件下，室溫的導(dǎo)離子率低于10-4

S/cm（2）成本低，有利于規(guī)?；瘧?yīng)用，1000→500元/kg，LiTFSI回收后會進一步降低“全固態(tài)”

→“準(zhǔn)固態(tài)”聚合物基準(zhǔn)固態(tài)是一個更加切實的路徑（1）室溫的導(dǎo)離子率高于10-3

S/cm（2）電化學(xué)窗口寬，界面接觸好（3）成本低，有利于規(guī)模化應(yīng)用2.原位固態(tài)化路線選擇雙鍵自由基聚合vs.開環(huán)聚合（1）兩條路線，四種代表性酯類單體，揭示聚合條件-單體轉(zhuǎn)化率-導(dǎo)離子率關(guān)系（2）相同含F(xiàn)鏈段為鋰金屬提供相似LiF基SEI保護，揭示殘留單體對界面穩(wěn)定性影響。雙鍵自由基聚合開環(huán)聚合15Angew.

Chem.Int.Ed.,2023,e2023096132.原位固態(tài)化路線選擇雙鍵自由基聚合vs.開環(huán)聚合催化劑用量開環(huán)聚合雙鍵自由基聚合開環(huán)聚合雙鍵自由基聚合聚合時間162.原位固態(tài)化路線選擇雙鍵自由基聚合vs.開環(huán)聚合鋰鹽和碳黑促進阻礙捕獲172.原位固態(tài)化路線選擇雙鍵自由基聚合vs.開環(huán)聚合界面穩(wěn)定性182.原位固態(tài)化路線選擇雙鍵自由基聚合vs.開環(huán)聚合PVEC基PVL基193.高鎳單晶正極材料的制備Adv.

Energy

Mater.,2023,2203188Adv.

Energy

Mater.,2023,2300378203.高鎳單晶正極材料的制備213.高鎳單晶正極材料的制備顆粒形貌可調(diào)控的高鎳小單晶（SC-NCM90），500g級制備報告總結(jié)?

聚合物固態(tài)電解質(zhì)體系a)

提出了雙層聚合物電解質(zhì)的設(shè)計概念，擴大電化學(xué)窗口b)

制備了含F(xiàn)的聚草酸酯結(jié)構(gòu)，同時穩(wěn)定金屬鋰和高電壓的正極。c)

揭示了聚合物結(jié)構(gòu)與導(dǎo)離子率性能之間的構(gòu)效關(guān)系。?

低成本生產(chǎn)單晶高鎳正極材料a)無熔鹽脈沖高溫法制備八面體單晶b)晶粒生長抑制劑存在下的三段燒結(jié)，制備高