近日，磷化工团队在阻燃型凝胶聚合物电解质隔膜研究中取得新进展，相关成果以“In-Situ Formed Phosphorus Modified Gel Polymer Electrolyte with Good Flame Retardancy and Cycling Stability for Rechargeable Lithium Batteries”为题，发表在国际权威学术期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering上。论文第一作者为磷化工团队2020级博士研究生杜依柔。
锂离子电池（LIBs）具有能量转换效率高、使用寿命长、无记忆效应等优点，广泛应用在大型储能站、便携式设备和新能源汽车等领域。电解质/隔膜作为电池体系中的重要组成部件，起着隔离正负极，传导Li+的关键作用。然而，商用的有机电解液+隔膜体系由于使用了高挥发性、热不稳定和有毒的有机碳酸酯类溶剂，在极端条件下存在电池失控，膨胀，泄漏，起火，爆炸等安全隐患。因此，开发同时具有高安全性能和高电化学性能的电解质体系对未来高能量密度电池的实际应用至关重要。
在此背景下，磷化工团队以具有高效阻燃性能的纳米黑磷烯（BPn）为功能填料，通过设计甲基丙烯酸甲酯（MMA）的本体聚合反应，将BPn和离子液体体系（EMIM-TFSI+Li-TFSI）原位复合到PMMA中，成功开发出BPn修饰的阻燃型凝胶聚合物电解质隔膜。测试结果表明，该电解质隔膜除了具有良好的热稳定性和阻燃性能外，还具有优异的电化学性能，这主要是因为BPn具有独特的褶皱状“蜂窝”结构，为载流子快速迁移提供了通道。结合DSC、NMR、FTIR等表征手段，进一步揭示了BPn复合聚合物凝胶电解质隔膜的导Li+机制，从而为开发高安全性的LIBs商用电解质隔膜提供了一种便捷而高效的设计思路。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c00077
上述研究工作得到了国家自然科学基金（Grant 22268025）和云南省基础研究项目基金（202201AT070115, 202101AU070012, 202201BE070001- 031）等的资助。