锂离子电池(LIBs)为各种电子设备和车辆供给动力。对高功能电池的不懈寻求促进人们开发出离子电导率高、电化学稳定性高、机械功能强、安全可靠的新式电解质。与运用易燃有机溶剂的传统液体电解质比较，固态电解质更安全，而且与锂金属阳极兼容，这使其成为下一代锂离子电池的抱负候选者。聚合物凝胶电解质在可加工性和轻量化方面具有优势，一起它们的灵敏性使其能够与电池电极构成保形界面。但是，聚合物电解质在实践运用中面对离子电导率比较来说较低的约束，特别是在较低的温度下。

　　在此，来自瑞典皇家理工学院的Lars Wågberg团队运用纤维素纳米原纤维(CNFs)的可调动态网络制备高功能聚合物凝胶电解质。特别地，经过在酸性盐溶液中溶胀CNF凝胶，获得了具有可调孔隙结构的CNF动态网络。这些CNF网络暴露出高界面区域，能够包容很多的离子导电液体聚乙二醇(PEG)基电解质，然后构成强均质凝胶电解质。核算模仿标明，CNFs的存在除了增强了资料的力学功能外，还因为其优异的亲水才能而提高了离子电导率。该战略使电解质的室温离子电导率为0.61±0.12 mS cm−1，是聚合物凝胶电解质中最高的之一。该电解质作为磷酸铁锂半电池的隔阂，在0.1C时具有高比容量(161 mAh g−1)，在60°C时具有优异才能的倍率功能(5C)和循环稳定性(在1C下300次循环后容量坚持94%)，而且具有与商用液体电解质比较明显提高的安全性。相关论文以题为“Dynamic Networks of Cellulose Nanofibrils Enable Highly Conductive and Strong Polymer Gel Electrolytes for Lithium-Ion Batteries”宣布在Advanced Functional Materials上。

　　图1. CNF/PEG电解质的制备示意图。a) 制备进程示意图；b) PEG/LiTFSI电解质和电解质注入膜的相片。

　　图3. 电解质的离子电导率。a) 不一样的温度下电解质的离子电导率；b) 与不同电解质系统比较，VTF前因子作为电解质表观活化能函数的自然对数；c) 由CNFs和PEGDME电解质组成的模仿系统的快照；d) 聚乙二醇二甲基醚电解质在CNFs周围的散布；e) 不同LiTFSI浓度下CNF外表不同间隔处锂离子分散系数的改变；f) 由CNF、PEGDME电解质和水组成的仿真系统的快照；g) 固定化水存在时聚乙二醇甲基醚电解质在CNFs周围的散布；h) 有水和无水电解质系统的锂离子分散系数。

　　图4. CNF/PEGDME电解质的电化学稳定性。a) 在0.1 mA cm−2下对对称锂CNF/PEGDME电解质锂电池进行锂剥离/镀锂实验；(b)不锈钢(SS)CNF/PEGDME电解质锂电池的CV曲线. CNF/PEGDME电解质Li半电池功能。a) 扫描速率为0.2 mV s−1时前5次循环的CV曲线，b) 不同电流密度下的充放电曲线，c) 倍率功能，d) 循环稳定性，e) 不同测验温度下的充放电曲线. 安全演示。相片显现了运用CNF/PEGDME电解质作为隔阂的软包电池的弹性：a) 折叠和打开，b) 钉子穿透，c)切开；d)显现CNF/PEGDME电解质内部阻燃性的相片。

　　总归，本研讨提出了一种新的战略来制备高功能聚合物凝胶电解质，该战略根据将液态PEG电解质注入高度多孔、强而灵敏的CNF动态网络中。在注入PEG之前，经过在不同浓度的盐溶液中溶胀CNF网络来调理CNF网络的孔隙度和纤维取向，然后调理CNF/PEG电解质的离子电导率。当CNF的最小分数为0.9 wt%时，CNF电解质供给了0.57±0.06 mS cm-1的高室温离子电导率和0.75±0.09 MPa的抗拉强度。与聚乙二醇电解质比较，CNF动态网络一起提高了离子电导率和力学功能。核算模仿标明，锂离子与CNFs之间有亲和联系，阻止了锂离子在间隔CNFs 1 nm范围内的分散。但是，CNF外表不动水的存在促进了锂离子在该界面期的搬迁。最终将CNF/PEGDME电解质用作LFP半电池的隔阂，该半电池在60°C下表现出优异的功能：高比容量(0.1C时为161 mAh g−1)，杰出的倍率容量(5C)，循环稳定性(在1C下循环300次后容量坚持94%)，以及适当的室温功能和安全性。(文：Meiko)。

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