随着电动汽车和便携式可穿戴电子设备的飞速发展，对锂离子电池和超级电容器之类的能量存储设备的需求高速增长。电解质作为储能装置的重要组成部分，对储能器件的性能起到重要作用。液体电解质由于易燃性、易挥发等缺点有机凝胶，使得储能器件的安全性缺乏保障。相对于液体电解质，水凝胶聚合物电解质不易燃性而被关注，但是同样存在不耐冻、导电性差等问题。所以开发一种高性能的阻燃聚合物电解质是必要的。
齐鲁工业大学刘利彬团队通过使用活性P-H键将阻燃剂9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）引入聚合物链中，在双（三氟甲磺酰基）酰亚胺锂（LiTFSI）和DOPO的存在下，通过丙烯酸六氟丁酯（HFBA）和甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）的共聚合反应制备了具有高导电性和良好阻燃性能的有机凝胶电解质。合成的有机凝胶聚合物电解质具有良好的机械性能（最大应力〜28KPa有机凝胶，最大应变〜305％），良好的导电性（在20 ℃下为4 mS cm-1）和良好的阻燃能力。组装的凝胶电解质C超级电容器具有良好的电化学性能，并且在多次弯曲下比电容基本保持不变。另外，该凝胶电解质具有良好的低温耐受性（在-50℃下保持24小时的机械性能基本不变以及在-40℃下的电导率为0.1mS cm-1）。此外，通过X射线光电子能谱、傅里叶转换红外光谱、拉曼光谱等测试了不同盐浓度的凝胶电解质中锂离子的存在形式。并且通过理论模拟计算提出了一种协同运输机制，即除了溶剂化锂离子在电解质中的扩散，锂离子同时与HEMA链上的羟基络合和解络合，并随着聚合物链的链段运动而跃迁。
总之，该团队制备了一种高导电性、阻燃性、抗冻有机凝胶电解质，研究了锂离子在不同盐浓度电解质中的存在形式和锂离子的传输机制。希望可以对聚合物电解质的制备提供一种思路。
论文信息：
Flame‐Retardant, Highly Conductive, and Low‐Temperature‐Resistant Organic Gel Electrolyte for High‐Performance All‐Solid Supercapacitors
Jijun Wang, Xuelin Li, Jianbo Yang, Weigang Sun, Prof. Qing Ban, Prof. Ligang Gai, Yingying Gong, Dr. Zhen Xu, Prof. Libin Liu
第一作者为硕士生王济君。
ChemSusChem
DOI:10.1002/cssc.202100141
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