上交大廖小珍/马紫峰AFM: 纤维素衍生物和多离子液体交联网络凝胶电解质, 用于钠金属准固态电池

钠金属电池作为解决目前钠离子电池能量密度低问题的一种潜在方案，已经引起了人们的关注。然而，常见的电解质系统通常在安全性能方面存在不足。凝胶聚合物电解质与液态电解质非常相似，在性能和发展潜力方面具有良好的平衡。本文提出了一种具有多阳离子辅助链的聚合物塑晶离子凝胶复合电解质，创新地将离子液体阳离子与电解质添加剂共聚。这些辅助链与主链交联，吸引离子液体和钠盐中的阴离子。实验证据和理论计算都证实，这种电解质具有较高的阳离子转移数和显著的均方位移半径。通过促进钠离子的均匀迁移，该电解质已为钠对称电池供电超过550 小时，并支持Na3V2(PO4)3 (NVP)- 钠金属电池以1 C的速率稳定循环超过800 次。这些成就凸显了它在推动凝聚态钠金属电池开发方面的潜力。

图文简介

PCGPEs的制备路线

a) pAMIm、AMIm和PyR14 PCGPE的XRD光谱；b) pAMIm、AMIm和PyR14 PCGPE的TGA和dTG 曲线；c) pAMIm和AMIm PCGPE的傅立叶变换红外光谱，放大图 (f)；d,e) 液体电解质和PCGPE的可燃性测试。

a ) DFT-MD模拟前( 0 ps )和模拟后( 1 ps和2 ps)的NaTFSI和pAMIm分子结构；b ) pAMIm和Py R14 PCGPE的离子电导率；c ) Na+在pAMIm和PyR14电解液中的均方位移和扩散系数；d ) pAMIm和PyR14电解质分子动力学模拟快照；f，g ) pAMIm和PyR14电解液的LSV曲线；h ) pAMIm和PyR14电解液中Na +与SN的配位数。

分别使用a ) pAMIm，b ) PyR14和c )液体电解质在1 C，30 °C下固态NVP/Na电池在1，50和200 个循环时的充电/放电曲线；d ) pAMIm、Py R14和液体电解质的NVP / Na电池在1 C、30℃下的循环性能；e，f )循环pAMIm和PyR14的钠表面的SEM和EDS谱图；g )使用pAMIm和PyR14 PCGPE的NVP/Na电池在0.1 ~ 2 C，30 ℃的倍率性能；H ) NVP-Na袋状电池点亮灯板示意图。

a、b ) C1s和F1s从0 nm到50 nm的pAMIm、PyR14 PCGPE和液体电解质的XPS刻蚀分析谱图；c ) HRTEM图像显示了沉积在铜网网格上的钠的cryo-TEM表征中SEI组分的分布；d-f ) SEI不同区域的FFT图像。

论文信息

通讯作者： Xiao-Zhen Liao, Zi-Feng Ma