氢键化学赋能高比能锂电池关键材料
周泓宇a，王俪颖a，赵宇a，吴泽轩b，李国鹏b，李念武b，楚攀a(a 中石油深圳新能源研究院有限公)(b 北京化工大学 有机无机复合材料全国重点实验室)
摘要：机器人、无人机、电动汽车、智能电子设备的快速发展, 促进了高比能锂电池的迅猛发展. 然而, 高比能锂电池的关键材料面临着锂离子传导差、体积膨胀大、电极/界面不稳定、化学和结构稳定性差等重要挑战. 本综述从基础化学键的角度出发, 系统总结了氢键化学在高比能锂电池关键材料设计优化中的作用. 合理构建氢键网络结构可以提升正负极材料的化学稳定性和结构稳定性,缓解体积膨胀和提升电极/界面稳定性. 氢键可以调控电解液溶剂化结构, 增强聚合物电解质锂离子传输, 赋予聚合物电解质和粘结剂自修复功能并提升其机械性能. 最后, 指出了氢键在高比能锂电池中面临的挑战, 并对其未来的发展进行了展望.
关键词：氢键；离子传导；界面；体积膨胀；自修复
目录介绍
1 引言
2 氢键化学稳定正极材料
2.1 氢键稳定正极材料界面
2.2 氢键抑制有机物正极材料的溶解
2.3 氢键功能粘结剂稳定硫正极
3 氢键化学用于电解质优化
3.1 氢键调控液态电解质的溶剂化结构
3.2 氢键改性优化凝胶聚合物电解质
3.2.1 氢键抑制凝胶聚合物电解质的锂枝晶生长
3.2.2 氢键增强凝胶电解质的锂离子传输能力
3.2.3 氢键提高凝胶聚合物电解质的界面稳定性
3.2.4 氢键赋予凝胶聚合物电解质自修复功能
3.3 氢键优化固态聚合物电解质
3.3.1 氢键增强聚合物电解质的锂离子传输性能
3.3.2 氢键提升聚合物电解质的机械性能
3.3.3 氢键拓宽固态聚合物电解质的电化学窗口
3.4 氢键改性优化有机无机复合固态电解质
4 氢键化学用于隔膜修饰
5 氢键化学用于负极材料
5.1 聚合物包覆层的氢键网络稳定硅负极
5.2 基于氢键交联的自修复高弹性粘结剂用于硅负极
5.3 氢键稳定锂负极界面
6 结论及展望
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