ChemSusChem:天然吡喃糖类材料:固态电池中的潜在应用

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近日,华中科技大学王成亮教授团队受邀在ChemSusChem期刊发文,总结了天然多糖材料用于固态电池的最新研究进展,文章重点梳理了用于固态电池中多糖聚合物的本征结构特点及其改性方法,并基于多糖结构多样和易修饰的特点,对设计更加安全高效电解质的前景和挑战进行了展望。



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人类社会朝着绿色环保和可持续发展模式的快速转型,对于储能器件也提出了更高的要求。由于固态电解质可以赋予电池更高的安全性和更高的能量密度,固态电解质已经成为当今最热门的研究领域之一。其中,无机固态电解可以获得更高的离子电导率,而聚合物固态电解可以实现正负极界面的良好兼容性,但是无机或者有机的单一组分很难兼顾高离子电导率和界面良好兼容性。因此兼具柔性和机械性能,同时富含极性官能团的天然多糖聚合物引起了人们的关注。


天然多糖聚合物来源广泛且绿色环保,用于固态电解质具有潜在的优势。多糖中的-OH、-OR或-COO-等基团可以作为金属离子的传输位点,有利于金属离子的快速传输。同时,多糖及其衍生物通常具有极性官能团如-NH2、-CONH2、-SO3H等,也有利于和阴离子相互作用,从而促进电解质盐的解离和离子的传输。因此,利用不同多糖的结构特点可设计高性能的固态电解质。


有鉴于此,华中科技大学王成亮教授团队在ChemSusChem期刊发表前瞻性综述,对近年来天然多糖类材料的电池电解质应用的研究工作进行总结,阐述了纤维素、淀粉、壳聚糖、环糊精和海藻酸钠等天然多糖的结构特点,归纳了多糖类材料的结晶性和官能团种类对固态电解质性能的影响,进一步讨论了多糖材料在电解质应用中的改性方法。对这些内容的理解有助于研究者对天然聚合物电解质的设计和优化。但由于天然聚合物电解质的研究工作还较少,其离子传输机制等还需深入揭示。总之,作为一类储量丰富和可持续的生物材料,多糖固态电解质的规模化利用极具前景。

文信息

Natural Pyranosyl Materials: Potential Applications in Solid-State Batteries.

Yueyue Cao#, Guoqun Zhang#, Jincheng Zou, Huichao Dai, Chengliang Wang*


ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202202216




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