鋰離子電池（LIBs）具有能量轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在大型儲(chǔ)能站、便攜式設(shè)備和新能源汽車等領(lǐng)域。電解質(zhì)/隔膜作為電池體系中的重要組成部件，起著隔離正負(fù)極，傳導(dǎo)Li+的關(guān)鍵作用。然而，商用的有機(jī)電解液和隔膜體系由于使用了高揮發(fā)性、熱不穩(wěn)定和有毒的有機(jī)碳酸酯類溶劑，在極端條件下存在電池失控、膨脹、泄漏、起火、爆炸等安全隱患。因此，開(kāi)發(fā)同時(shí)具有高安全性能和高電化學(xué)性能的電解質(zhì)體系對(duì)未來(lái)高能量密度電池的實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要。
在此背景下，磷化工團(tuán)隊(duì)以具有高效阻燃性能的納米黑磷烯（BPn）為功能填料，通過(guò)設(shè)計(jì)甲基丙烯酸甲酯（MMA）的本體聚合反應(yīng)，將BPn和離子液體體系（EMIM-TFSI+Li-TFSI）原位復(fù)合到PMMA中，成功開(kāi)發(fā)出BPn修飾的阻燃型凝膠聚合物電解質(zhì)隔膜。測(cè)試結(jié)果表明，該電解質(zhì)隔膜除了具有良好的熱穩(wěn)定性和阻燃性能外，還具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，這主要是因?yàn)锽Pn具有獨(dú)特的褶皺狀“蜂窩”結(jié)構(gòu)，為載流子快速遷移提供了通道。結(jié)合DSC、NMR、FTIR等表征手段，進(jìn)一步揭示了BPn復(fù)合聚合物凝膠電解質(zhì)隔膜的導(dǎo)Li+機(jī)制，從而為開(kāi)發(fā)高安全性的LIBs商用電解質(zhì)隔膜提供了一種便捷而高效的設(shè)計(jì)思路。
上述研究成果以“In-Situ Formed Phosphorus Modified Gel Polymer Electrolyte with Good Flame Retardancy and Cycling Stability for Rechargeable Lithium Batteries”為題發(fā)表在化學(xué)工程領(lǐng)域Top學(xué)術(shù)期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering上， 論文第一作者為磷化工團(tuán)隊(duì)2020級(jí)博士研究生杜依柔，昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院為論文通訊單位。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（22268025）和云南省基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目（202201AT070115, 202101AU070012, 202201BE070001-031）等的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c00077
