研究背景

锂电池因其能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等特点被认为是最具前景的一种储能器件，但目前商用锂离子电池普遍使用{attr}3227{/attr}液态电解质，暴露出的起火燃烧安全性问题阻碍了其进一步发展。固态聚合物电解质 (SPEs) 与电极材料界面接触优良，易于加工成膜，柔韧性好，循环过程热稳定性高，近年来受到了广泛关注。理论研究表明，随着电池充放电循环增加，聚合物电解质内部阴离子往往会在阳极侧积聚并引起浓度梯度，产生离子局部缺陷和极化现象，导致电压损失、内部阻抗增加，沿电极的电流密度分布不均匀则导致负极侧锂枝晶的迅速生长。此外，聚合物分子内部的负电荷密度对 Li⁺ 的解离有显著影响，较大的负电荷密度使 Li⁺ 的解离变得更加困难。因此，探索一种简单且有效的方法实现固态聚合物电解质的高离子电导率和长时循环稳定性具有重要意义。

基于此，本文报道了通过亲核取代反应向 1,8-二氨基萘引入两性离子结构，在聚合物电解质中构建氢键和离子-偶极子相互作用，降低了聚合物电解质内部负电荷密度，促进Li⁺的迁移，提升了 SPEs 的离子电导率和电化学稳定性。

该成果以题为“Novel conducting solid polymer electrolytes with zwitterion structure boosting ionic conductivity and retarding lithium dendrite formation”发表于Journal of Materials Chemistry A（DOI：10.1039/D1TA05396E），并入选该期的封面论文。该工作得到了国家自然科学基金重大研究计划等项目的资助。

• Novel conducting solid polymer electrolytes with zwitterion structure boosting ionic conductivity and retarding lithium dendrite formation.
  Muhammad Irfan, Yunlong Zhang, Zeheng Yang, Jianhui Su and Weixin Zhang*（张卫新，合肥工业大学）
  J. Mater. Chem. A, 2021, 9, 22878-22891
  http://doi.org/10.1039/D1TA05396E

  

Muhammad Irfan 博士后

合肥工业大学

2004 年和 2013 年于巴基斯坦白沙瓦工程技术大学相继获得化学工程系学士学位和硕士学位，2019 年于中国科学技术大学化学与材料科学学院获得博士学位。目前在合肥工业大学化学与化工学院张卫新教授课题组做博士后。主要从事固态锂电池先进功能材料的合成、分离过程的离子透选膜（电渗析和扩散渗析）和燃料电池技术方面的研究。

张云龙 硕士研究生

合肥工业大学

2015 年于中国石油大学（北京）化学与化工学院获得学士学位，目前为合肥工业大学化学与化工学院张卫新教授课题组 2019 级硕士研究生，研究方向为固态锂离子电池材料的合成与制备。

张卫新 教授

合肥工业大学

合肥工业大学化学与化工学院教授、博士生导师，可控化学与材料化工安徽省重点实验室副主任，享受国务院政府特殊津贴和安徽省政府特殊津贴，二级教授。1990 年和 1993 年于合肥工业大学相继获得学士学位和硕士学位，2000 年于中国科学技术大学获得博士学位。重点开展高性能锂离子电池电极材料与固态电解质的研发、退役电池的回收与综合利用等研究。先后主持完成国家及省部级研究课题 20 余项，在国内外重要学术刊物 Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.、Acc. Chem. Res.、Appl. Catal. B: Environ.、J. Mater. Chem. A、Chem. Eng. Sci.、AIChE J.、J. Power Sources 等上发表研究论文 180 余篇，其中 SCI 收录 140 余篇、EI 收录 90 余篇，论文他引 5200 余次。获授权发明专利 16 项，2 项专利有偿转让给相关企业，产生显著的经济效益与社会效益。以第一完成人获安徽省科学技术二等奖、安徽青年科技奖等。兼任中国化工学会储能工程专业委员会委员，中国颗粒学会颗粒制备与处理专业委员会委员，中国化学会高级会员，《电源技术》编委会委员，安徽省“115”产业创新团队与安徽省高等学校“化工新材料制备与过程技术”科技创新团队负责人。