丁书江教授团队在聚合物基固态电池研究领域取得新进展

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聚合物基固态电解质（solid polymer electrolytes, SPEs）是克服液态金属离子电池安全问题并提升能量密度的潜在方案。然而，非反应性阴离子迁移导致SPEs的电流负载能力受到严重限制，使电池循环寿命急剧下降。对于离子迁移受限的无溶剂固态电解质体系，增强离子运动与能量转化过程相关性的策略具有关键作用。
        受阴离子参与液体/凝胶系统电极反应的启发，西安交通大学化学学院丁书江教授团队提出一种构建先进全固态电池的新型集成策略。团队采用阴离子受体材料聚乙烯二茂铁(polyvinyl ferrocene, PVF)作为正极，聚合物链上的二茂铁单元促使Li+与阴离子共同作为有效的电荷载体（图1）。由于具有高效的离子利用率，与常见的固态电解质（PEO-LiTFSI)匹配的Li||PVF电池表现出优异的倍率性能。在100 μA cm-2 时具有107 mAh g-1的放电比容量，并在1000 μA cm-2下具有62.9%的容量保持；阴离子参与电极反应削弱了浓差极化对阳极的劣化的影响，构建的固态电池在300 μA cm-2下能够稳定循环超过4000次（图1）。该工作为先进聚合物基固态电池的设计构建提供了新思路。

图1 阴离子受体正极聚乙烯基二茂铁（PVF）的制备及Li||PVF电池的循环和倍率性能

        以上工作以《以阴离子受体正极材料扩展聚合物固态电解质中的有效载流子》(Expanding the active charge carriers of polymer electrolytes in lithium-based batteries using an anion-hosting cathode)为题发表于《自然通讯》(Nat. Commun.)。该论文第一作者为西安交通大学化学学院博士生孙宗杰，化学学院郗凯教授为文章的共同第一作者。
       丁书江教授团队近年来一直致力于离子导电聚合物的设计及应用，前期工作已在《材料化学A》（Journal of Materials Chemistry A）和《纳米能源》（Nano Energy）等国际期刊上发表。
        文章链接地址：https://www.nature.com/articles/s41467-022-30788-5
        课题组网站：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/dingsj


        文章来源：西安交通大学
       丁书江，1978年生于黑龙江省哈尔滨市，西安交通大学理学院教授，博士生导师，教育部“新世纪优秀人才”，陕西省“青年科技新星”，西安交通大学腾飞特聘教授、西安交通大学青年拔尖A类入选者。研究工作涉及高分子/无机物纳米结构复合材料的设计，制备及其在电化学储能（锂/钠离子电池、锂硫电池、固态电池、燃料电池）、传感器、电驱动和电催化等方面的应用基础研究。以第一作者或者通讯作者身份在Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. int. Ed., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Nano Energy, Chem. Mater., J. Mater. Chem A等期刊上发表论文140余篇，其中14篇论文入选“基本科学指标数据（ESI）”高被引论文。并担任多个著名国际学术期刊的审稿人。在研项目包括国家自然科学基金面上和青年项目，博士点基金、陕西省基金等。获奖包括：2016年陕西青年科技奖，2017年陕西省高等学校科学技术奖一等奖（第一完成人）。2018年11月入选美国科睿唯安（Clarivate）交叉学科领域的高被引科学家，2019年1月入选爱思唯尔（Elsevier）中国高被引学者。