具有高离子导电性和高Li⁺输送数目以及较宽的电化学窗口的固体聚合物电解质SPE（Solid polymer electrolytes）是具有前景的下一代高能Li金属电池材料。有鉴于此，北京大学庞全全研究员等报道通过调节焓-熵的策略，通过分子工程设计聚合物的骨架结构，调节阳离子/阴离子的溶剂化，发展了一系列碳酸酯的共聚电解质PCCE（ polycarbonate-based copolymeric electrolyte）。 

本文要点

（1）

通过溶剂化较弱的线性结构碳酸酯以及溶剂化作用比较强的环状碳酸酯进行共聚，能够弱化Li⁺的阳离子偶极矩配位作用（低焓罚）以及缺乏方向性（高熵罚），因此能够弱化Li⁺的溶剂化，增强Li⁺快速扩散。进一步引入双丙烯酰胺的交联结构，能够与二氟草酸硼酸酯阴离子产生二氢配位键，这个键较强（高焓罚）并且方向性（低熵罚），能够限制阴离子的移动。

（2）

PCCE聚合物能够得到了较高的离子导电性（0.66 mS cm^-1）和较高的Li⁺离子迁移数目（0.76），以及较高的氧化稳定性。PCCE通过原位聚合反应，使用高镍LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ 电极，在800圈循环后，容量保持82.2 %，截断电压达到4.5 V。当使用活性LiNi_0.5Mn_1.5O₄ 电极，在5.0 V截断电压下300圈循环后，容量保持96.4 %。

这种焓-熵调控策略为设计高性能的固体聚合物电解质用于高能Li金属电池提供策略。

参考文献

Guo Ye, Lujun Zhu, Yue Ma, Mengxue He, Chenxi Zheng, Kaier Shen, Xufeng Hong, Zhitong Xiao, Yongfeng Jia, Peng Gao, and Quanquan Pang*, Molecular Design of Solid Polymer Electrolytes with Enthalpy–Entropy Manipulation for Li Metal Batteries with Aggressive Cathode Chemistry, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c09062

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c09062