支春义教授Angew：通过原位构建的聚合物电解质实现无液全固态Zn电池和无封装柔性电池- 大数跨境

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支春义教授Angew：通过原位构建的聚合物电解质实现无液全固态Zn电池和无封装柔性电池

科学材料站

2020-09-19

导读：该工作提出了一种可行的方法，通过在电化学电池内部原位进行1,3-二氧戊环（DOL）前体的开环聚合反应，合成了一种高浓度的锌盐无液体无定形的固态聚合物电解质（SPEs）。

文章信息

通过原位构建的聚合物电解质实现无液全固态Zn电池和无封装柔性电池

First published: September 16, 2020

第一作者：马龙涛

通讯作者：支春义 *

单位：香港城市大学

研究背景

为了追求柔性/可穿戴式电能存储和转换系统，固态电池（SSBs）引起了人们的关注。众所周知，大多数电池都使用液体电解质，这引起了严重的安全问题和电池组装困难。电池的事故是由于在过热、过度充电和外部变形等滥用条件下内部组件发生反应而产生的热量和压力积聚引起的。

最常见的故障是由枝晶引起的内部短路和不安全的电解液引起的直接/间接过程。固态电解质被认为是解决上述挑战的最有效的方法，这归因于其固有的安全性以及以防止在金属电极的剥离/电镀过程中枝晶的生长。

文章简介

近日，香港城市大学支春义教授，在国际顶级期刊Angewandte Chemie international Edition上发表题为“Liquid‐free all‐solid‐state Zn batteries and encapsulation‐free flexible batteries enabled by in‐situ constructed polymer electrolyte”的研究工作。

该工作提出了一种可行的方法，通过在电化学电池内部原位进行1,3-二氧戊环（DOL）前体的开环聚合反应，合成了一种高浓度的锌盐无液体无定形的固态聚合物电解质（SPEs）。

这成功地解决了常规SPEs的离子电导率低和界面电阻高以及水凝胶电解质中电解液易挥发的问题。形成的SPEs在室温下具有高离子电导率和较小的界面阻抗。

本文要点

要点一：为了满足实用固态锌电池无液体和机械强度的要求，本文介绍了最具创新性的合成方法，同时建立了合成路线和性能之间的紧密联系。

要点二：通过一系列使用原位形成的无液全固态锌电池与使用水凝胶电解质的传统准固态锌电池的对比，讨论了原位构建方法对性能的显著改善。

要点三：这项工作将准固态Zn电池发展为无液体的全固态设备，为可靠的柔性电池提供了潜在的最终解决方案。

文章链接

Liquid‐free all‐solid‐state Zn batteries and encapsulation‐free flexible batteries enabled by in‐situ constructed polymer electrolyte

https://doi.org/10.1002/anie.202011788

通讯作者介绍

支春义，香港城市大学教授.

2004年中科院物理所取得博士学位，随后到日本物质材料研究机构工作，历任博士后研究员，研究员（faculty）以及主任研究员（永久职位）。目前在香港城市大学材料科学与工程系任教授，松山湖材料实验室兼职研究员。研究方向为可穿戴柔性电存储器件，包括锌基电池，水系电解质，高安全电池和金属空气电池等，致力于为各种柔性器件和可穿戴器件系统提供柔性电源解决方案。

到目前为止，已发表SCI论文300余篇，他引超过20000次(ISI)，H因子为81，专利授权70项。编辑著作两本。支春义博士是Clarivate Analytics全球高被引科学家（2019-2020，材料科学），香港青年科学院member, International Academy of Electrochemical Energy Science理事，获得北京市自然科学一等奖，NML研究者奖，城大校长奖，青年杰出研究奖。