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凝膠聚合物電解質兼具固態電解質和液態電解質的優點。一般來說，液態電解質被物理地儲存在聚合物基體的多孔結構中，而聚合物基體的多孔結構無法阻止液態電解質與熱力學不穩定的鋰金屬之間的反應。同時，存儲的液態電解質仍然存在安全隱患。

圖1 電解質設計

上海交通大學王久林等設計制備了阻燃聚合物聚酰亞胺(PI)，可將經典碳酸酯液態電解液膠凝形成阻燃凝膠聚合物電解質，從而大大提高電池的安全性。研究發現，PI鏈中的三氟甲基提供了負電環境，有利于Li⁺的轉移，從而提高了鋰離子轉移數（0.727）。

更重要的是，芳香苯環作為H受體，溶劑的烷基作為H供體，形成CH/π相互作用，促進Li⁺/溶劑的弱相互作用，從而減少鋰金屬與電解質之間的寄生反應，促進鋰離子的均勻沉積。

圖2 凝膠聚合物電解質的物化性質

受益于上述優勢，所提出的阻燃凝膠聚合物電解質與硫含量超過48%的Li-SPAN電池具有很高的兼容性，為安全的Li-S電池帶來了巨大的希望。特別是，Li-SPAN在凝膠聚合物電解質中表現出良好的循環穩定性，在0.2C下循環200圈后保持了相對于第二圈92.8%的容量。總體而言，所設計的凝膠聚合物電解質為Li-S電池的應用提供了可能。

圖3 Li-SPAN電池的性能

Gel electrolyte with flame retardant polymer stabilizing lithium metal towards lithium-sulfur battery. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102885

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上交王久林EnSM：阻燃凝膠聚合物電解質穩定鋰金屬，推動鋰硫電池實用化

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