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北京化工大学考研，北京化工大学考研分数线
为满足现代社会发展的需求，需要开发更高容量的电极材料和更安全的电解质系统。在这方面，全固态（ASS）电池是最有前景的储能设备之一。含有LiTFSI（双三氟甲烷磺酰亚胺锂）的固态聚合物电解质（SPEs）因其与固态电极良好的界面接触而成为固态电池有希望的候选材料。
近日，北京化工大学周伟东教授采用SnF2或SnF2-LiPF6催化剂，制备了一系列含F的可热解聚的聚醚作为SPE。研究发现，这些聚醚的热解聚是在高温下进行的，这限制了它们的运行温度范围。一旦催化剂被移除，这些SPE的热降解温度会提高30-55oC，同时电池的热性能也会得到改善。对于SPE来说，LiTFSI的高价格是其大规模应用的一个障碍，而且它的回收也因与聚合物的强相互作用而受到阻碍。通过聚醚的热解聚，LiTFSI可以更容易地从上述SPE，甚至是基于PEO（聚环氧乙烷）的商业SPE中回收，回收率达到70-80%，这为LiTFSI的回收提供了一个低成本的策略。
文章要点：
1. 这项工作采用两种路易斯酸催化剂SnF2或SnF2-LiPF6（摩尔比为 1:1），通过环氧化物的阳离子开环聚合制备了三种共聚聚醚。在这些共聚物中，氟烷基取代的环氧乙烷用作含氟单体，与 DOL（二氧戊环）、THF（四氢呋喃）和 EOB（1,2-环氧丁烷）这三种不含氟的环氧化物聚合。
2. 在高温和催化剂存在下，三种共聚物均观察到了热解聚行为，这限制了这些共聚物基SPE的运行温度。然而，随着催化剂的去除，这些共聚物的分解温度显著提高了30-55oC。并且，采用含氟共聚物作为SPE，可在锂金属负极上形成基于LiF的钝化层，这有助于提高全固态（ASS）电池的界面稳定性。
3. LiTFSI与SPEs中长聚合物链之间的强相互作用是LiTFSI解离和高Li+-电导率的内在因素，但也阻碍了LiTFSI的回收利用。考虑到PEO也可以通过环氧乙烷的阳离子聚合来制备，以及路易斯酸对这些阳离子聚合聚醚热降解行为的促进作用，在SnF2-2LiPF6（1:2，摩尔比）催化剂下，PEO的热降解也比较容易，比无催化剂的PEO-LiTFSI早70oC。因此，所得聚醚SPE中LiTFSI的回收率高达80%，PEO-LiTFSI的回收率也超过70%，这为昂贵的LiTFSI的再利用提供了有效的策略，因此有利于ASS电池的快速应用。
图1 三种SPE的合成路线和光学图像
图2 三种SPE的热性能
图3 电化学性能
图4 从SPE中回收LiTFSI的三种不同工艺
图5 LiTFSI回收过程不同阶段的图像
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202209169
来源：高分子科学前沿
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