阻燃凝胶聚合物电解质实现高安全固态钠金属电池

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基于凝胶聚合物电解质(GPEs)的钠金属电池(SMBs)具有理论比容量大、生产成本低、安全性好等优势,被认为是一种极具应用潜力的下一代高能储能电池体系。然而,传统的GPEs的内在可燃性和不受控制的钠枝晶生长导致其安全性和电极/电解质界面稳定性较差,严重阻碍了其商业化应用。为获得高安全性和高稳定性的固态SMBs体系,本项目通过阴离子捕获-耦合策略构筑了一类功能化氮化硼纳米片(M-BNNs)增强的高钠离子选择性阻燃凝胶聚合物电解质(AT-FCGE)。具体而言,以硅烷偶联剂功能化的M-BNNs作为纳米多元交联剂和阴离子捕获剂,通过与阻燃聚合物前驱体溶液中的聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)进行化学耦合,最终实现了高稳定性AT-FCGE的可控构筑。系统表征了AT-FCGE所得的表/界面结构及组成对其阻燃性能、力学性能、电化学性能以及对固态电池性能的影响,揭示了其离子传输机制和界面稳定机制。得益于AT-FCGE独特的结构组成优势,本课题开发的AT-FCGE同时表现出显著增强的Na+传导率、力学性能和界面兼容性,实现了固态SMBs高安全、长循环和高倍率。本研究课题为兼具高安全和高电化学性能固态SMBs的研发和应用提供了有益借鉴。