上海大学付继芳，CEJ观点：三维交联含POSS的硼酸盐单离子导体的有机-无机杂化凝胶电解质用于无枝晶锂金属电池

第一作者：曾兴发、黄普岩（共同一作）

通讯作者：付继芳*

单位：上海大学

传统的固态电解质经常存在以下问题，如室温下离子电导率低（<10-6 S cm^-1，25°C）、锂离子转移数低（0.2-0.5）和电极接触性不好。单离子导体聚合物电解质具有高的锂离子转移数接近1，这是其他电解质无法比拟的。然而，室温离子电导率低，与电极相容性差，大大限制了它们的实际应用。因此，如何提高单离子导体聚合物电解质的离子电导率，引起了许多研究者的关注。

多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）是一类重要的有机-无机杂化纳米材料，作为纳米颗粒，单功能或多功能POSS也可以参与单体的反应过程，最终作为聚合物分子链的一部分，实现分子级杂化，这比传统无机陶瓷颗粒与聚合物电解质的物理混合方法更有利于提高电解质与电极之间的界面兼容性。此外，引入POSS到聚合物电解质中可以提高电解质电极界面相容性，增强离子运输，减少聚合物基体的结晶度，提高薄膜的电化学稳定性和促进锂离子的传导。本工作通过紫外光引发巯烯点击加成和自由基聚合反应设计制备了新型含POSS的三维交联有机无机杂化单离子导体凝胶聚合物电解质，其表现出好的机械性能、明显提高的迁移数、电化学稳定性和循环稳定性。

以LiBAMB、PEGDA和MAPOSS为单体，含四巯基的PETMP为交联剂，在PVDF-HFP存在下，通过光引发巯烯点击加成和自由基聚合形成三维交联含POSS的硼酸盐单离子导体的有机-无机杂化凝胶电解质，其迁移数高达0.82，电化学窗口高达5.50V。其高锂离子迁移数可归因于POSS的引入可以增加单离子导体电解质薄膜的锂离子迁移数和电化学稳定性，且随POSS含量的增加而增加。

在25 °C、0.1 mA cm^-2的电流密度下恒电流锂沉积/剥离循环，基于POSS-BSICP1-GPEs的对称电池的锂电极表面在循环了2700小时后仍显示出完整且光滑的形态，没有明显的锂枝晶，证明POSS-BSICP1-GPEs能够有效地抑制锂枝晶的生长。说明MAPOSS的引入可以显著提高电解质与电极间的界面接触相容稳定性和电池循环稳定性能，调节锂离子的均匀沉积并抑制锂枝晶的生长。

三维交联含POSS的硼酸盐单离子导体的有机-无机杂化凝胶电解质具有良好的循环性能，Li/POSS-BSICP1-GPEs/LiFePO₄在室温下0.1 C下表现出良好的循环稳定性能，初始容量为145.6 mAh g^-1，在290次循环后仍保持放电容量保持在120.1 mAh g^-1，容量保持率为82.4%，且在循环过程中保持近100%的库仑效率。

3D cross-linked POSS-containing borate single ion conductor organic-inorganic hybrid gel electrolytes for dendrite-free lithium metal batteries 

付继芳 副研究员：上海大学副研究员，博士导师。长期从事储能材料和纳米复合材料的研究和开发，尤其是有机无机杂化材料设计合成及其应用。以通讯作者身份在Chemical Engineering Journal, Small， ACS Applied Materials & Interfaces, Journal of Power Sources., Composites Science and Technology 等学术刊物上发表多篇研究论文。

曾兴发：硕士研究生，2022年毕业于上海大学纳米科学与技术研究中心。

黄普岩：博士研究生，就读于上海大学理学院