上海电力大学以第一单位在Nature Communications发表论文

未来网高校频道4月19日讯(记者 杨子健 通讯员 王保峰）据了解，上海电力大学环境与化学工程学院王保峰教授与同济大学化学科学与工程学院王启刚教授课题组合作，在复合电解质研究方面取得重要进展。受骨的有机-无机多级结构启发，设计制备了兼具高机械强度、高离子电导率、良好的界面接触以及热稳定性相变聚合物电解质。研究成果于2020年4月15日，以“Water-Mediated Crystallohydrate-Polymer Composite as a Phase-Change Electrolyte”为题发表在Nature 子刊Nature Communications（Nat. Commun. 2020, 11 (1), 1843）上。这是该校首次以第一单位在该期刊上发表论文，论文第一作者为该校环境与化学工程学院2017级硕士研究生邰子阳同学，指导教师为王启刚教授和王保峰教授。

近年来，高发的储能器件安全事故以及蓬勃发展的柔性电子器件对全固态电池提出了越来越多的要求。固态电解质作为全固态储能器件的重要组成部分，需要具有高机械强度，高离子电导率，良好的界面接触以及热稳定性，目前的有机聚合物电解质和无机陶瓷电解质通常无法同时满足所有的需求。受自然界中骨骼的优异有机-无机结合机制的启发，该工作设计了一类通过极为便捷的热共混的方式构筑的高性能相变型复合电解质。通过高分子在分子层面对自溶解状态下水合盐中结晶水的吸引与束缚，使得有机无机界面形成了一层与骨骼矿化水层相似的中间结合水层，水介导的复合电解质由于其骨状结构而具有极高的机械强度和快速的离子迁移性。基于氧化还原型水合盐的宽工作电压与法拉第电容都有助于提升超级电容器的能量密度。该类电解质从刚性晶态到柔性粘流态的可逆相变导致其拥有出色的形状适应性和与电极表面的粘合性。高温下粘流态电解质逐渐渗入电极表面，当电解质恢复到室温后，其中的水合盐将再次结晶并与电极形成牢固的机械互锁，从而使电极与电解质之间产生强韧的相互作用，这极为有效的解决了当前全固态储能器件电极电解质界面电阻过大的问题。此外，该双相转化过程所蕴含的相变潜热使得基于该类电解质的超级电容器对内外部高温具有很强的耐受性。该体系为全固态储能器件电解质的设计提供了新的设计思路，具有广阔的实际应用前景。

该工作得到了国家自然科学基金和上海市电力材料防护与新材料重点实验室项目的支持。