报告题目:

单离子导电聚合物电解质及在低温锂电池的应用

报告人:

曹鹏飞

所在单位:

北京化工大学

报告人简介:

北京化工大学材料科学与工程学院教授，博士生导师，教育部重点实验室副主任，现任国产高水平期刊Supramolecular Materials和英国皇家化学会高分子材料顶刊RSC Applied Polymers副主编，美国化学学会Macromolecules（高分子旗舰杂志）、美国材料学会MRS Communications和Scientific Reports编委。入职北化材料学院之前任美国能源部旗下橡树岭国家实验室正式研究员（永久岗位，独立PI）。主要研究功能性弹性高分子的设计、合成、性能分析及其在能源领域的应用，包括：1）可回收(或升级回收)、自修复和高粘性的弹性体；2）锂电池中的固态电解质、电极粘合剂和电极保护膜等；3）降温涂层、密封胶、3D打印等；至今已发表SCI学术论文120余篇，以通讯作者或第一作者在Nat. Commun.、Matter、Angew. Chem.、Macromolecules等国际主流期刊发表论文80余篇，撰写著作章节3部，获得授权国际发明专利9项。其主持的自修复弹性密封胶项目凭借其产业价值获得2021年度科技界奥斯卡之称的R&D 100 Award。此外，曹鹏飞教授还获得美国化学会2021年高分子杰出青年研究奖（ACS-PMSE Young-Investigator Award），2023年材料科学之星（ACS-Rising Star in Materials Science）。

 

报告摘要:

相比于液态的电解液存在的安全隐患，固态聚合物电解质因其分子结构可设计性，可加工性，低成本等优势，有望助力实现高能量密度的锂电池。单离子导电聚合物电解质(SIPEs)因其t+接近1而具有实现快充和抑制锂枝晶的内在潜力，本系列研究首先系统性的分析了SIPEs的结构设计，力学性能，官能团极性等因素，对单离子聚合物进行了一些列研究。这一系列的SIPEs的性能得到了明显提升，但其低离子电导率限制了其在高能量密度电池中的发展。从提升电池的能量密度和拓宽电池的工作温域的角度出发，接下来我们又对基于单离子骨架的聚合物电解质和高阳离子迁移数的聚合物电解质展开了研究，并取得了一系列研究成果：通过调节聚合物骨架的极性可以有效提升凝胶电解质的离子电导率和循环表现；通过低熔点小分子实现快速的脱溶剂鞘行为实现在低温下的正常工作；基于单离子导电骨架的原位聚合物电解质改善了界面接触的同时提升了锂离子的传输效率等。这一系列研究将有助于指导新的高性能电解质体系的设计，以实现下一代固态电池的应用。