物质学院严佳骏课题组与许超课题组合作实现高锂离子导率的塑晶电解质

发展高性能固态电解质对实现下一代锂金属电池至关重要。近日，上海科技大学物质科学与技术学院严佳骏课题组与许超课题组合作，在聚合物塑性晶体电解质方向取得重要进展。针对聚合物-丁二腈复合体系虽具备优异电化学性能、但离子电导率等关键指标仍有待提升的现实挑战，团队创新性地提出通过可控/活性支化自由基聚合法（CLBRP）合成电化学稳定支化聚丙烯腈的新策略，所得聚合物的独特支化结构在聚合物-丁二腈塑性晶体环境中能够形成连续的锂离子传导通道，显著降低传输阻力，使锂离子能够实现更快速的迁移。相关成果发表于ACS Macro Letters。

图1 支化聚丙烯腈的聚合物塑性晶体电解质。（a）线性PAN与支化PAN在丁二腈（SN）中的构象。（b）通过CLBRP合成支化PAN的示意图。

该研究以结构设计为核心抓手，采用2-氯丙烯腈作为引发支化单体，在分子层面精准构筑支化架构。电化学表征显示，与采用未参杂或常规线性聚合物的体系相比，该电解质在离子电导率、锂离子转移数和电化学稳定性方面均有显著提升，有助于缓解高电流密度下的局部浓差与枝晶风险。研究不仅验证了支化策略在优化固态电解质离子传输中的关键作用，也将聚合物的有序-柔性特征与塑性晶体相进行深度耦合，提供了兼顾安全性、能量密度与寿命的材料设计思路。

图2. 塑性离子导体的表征

本项工作中，物质学院博士研究生刘欣为论文第一作者，物质学院严佳骏教授、许超教授为通讯作者，上海科技大学为唯一完成单位。

论文标题：Branched Polyacrylonitrile Enabling Highly Lithium-Ion-Conductive Polymer Plastic Crystal Electrolytes

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsmacrolett.5c00576