锂离子电池由于其高能量密度、长循环寿命、充电速度快、放电功率高、自放电率小、记忆效应小等优点被广泛应用到动力集成（新能源汽车），消费电子（手机、笔记本、智能穿戴），储能领域（5G基站，电网），深入到生活的方方面面。然而，传统锂离子电池采用易燃、易泄漏以及易挥发的有机液态电解质和热稳定性差的聚合物隔膜，如遭遇破坏会带来严重的安全隐患。制备高安全性、高性能的凝胶电解质为缓解上述问题带来重要解决思路。
近期，华南理工大学节能与新能源先进制造学术团队袁伟教授课题组在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上发表了题为“High-performance and highly safe solvate ionic liquid-based gel polymer electrolyte by rapid UV-curing for lithium-ion batteries”的原创性文章（DOI：10.1021/acsami.2c13325）。该课题组报道了一种基于溶剂化离子液体的光固化凝胶聚合物电解质。低挥发性、高热稳定性的溶剂化离子液体（SIL）在短短30秒内通过高效的光固化工艺被凝胶化，形成柔性的SIL基凝胶聚合物电解质(SGPE)。 合成的SGPE室温离子电导率为0.63 mS cm-1，具备良好的力学性能（压缩模量：1.701 MPa）和高热稳定性（216°C分解）。此外，SGPE与金属锂的兼容性好，组装的Li|SGPE|LiFePO4电池表现出高充放电可逆性和循环稳定性，750次循环后容量保持率为99.7%，平均库仑效率为99.7%。软包电池验证结果表明SGPE在高安全、柔性储能器件领域具有很好的应用前景。文章由华南理工大学机械与汽车工程学院、环境与能源学院的作者共同完成。该研究得到国家自然科学基金项目等支持。
图2 SGPE的合成/安全/力学/电化学性能表征:（a）UV光照前后的红外光谱；（b）SGPE表面的扫描电镜图；（c）拉曼光谱；（d）热重分析测试；（e）热尺寸稳定性测试；（f）点燃测试；（g）压缩应力-应变曲线；（h）25°C到85℃的离子电导率；（i）电化学窗口；（j）锂对称循环测试
图3 SGPE所装配电池的电化学性能（室温）：Li|SGPE|LiFePO4电池的（a）倍率性能（b）循环性能；Li|SGPE|Li4Ti5O12电池的（c）倍率性能（d）循环性能；（e）循环后的电极/电解质界面的扫描电镜图；LiFePO4|SGPE|Li4Ti5O12全电池的（f）充放电曲线（g）循环性能
图4 （a）SGPE的原位和非原位制备工艺；（b）软包柔性测试;（c）原位/非原位制备工艺在受力不均下的截面示意图
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c13325
作者团队简介
华南理工大学“面向新能源和储能的先进制造技术”学术团队长期致力于锂离子电池、燃料电池、先进储能、能源高效利用与转化、热管理及热设计、新能源汽车等方面的创新研究和成果转化。
团队负责人袁伟现为华南理工大学机械与汽车工程学院教授、博士生导师，机械制造及其自动化学科方向带头人。美国佐治亚理工学院先进电池创新中心高级访问学者。现为“先进电动汽车电源及热控系统”广东省工程技术研究中心主任，“节能与新能源绿色制造”广东省工程技术研究中心常务副主任。国家优秀青年科学基金获得者，霍英东青年科学奖获得者，广东青年五四奖章获得者。入选国家“万人计划”领军人才、科技部中青年科技创新领军人才、广东省特支计划领军人才等。
第一作者简介：高欣竹，在读硕士研究生，研究方向为光固化锂电池电解质。
相关进展
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