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  相較于傳統固態電解質，橡膠基電解質具有高彈性和耐疲勞等優點，能夠適應反復發生體積變化的金屬鋰負極，保證電解質和金屬鋰負極良好的接觸界面，從而促進鋰離子穩定快速傳輸。然而，高機械強度橡膠基電解質的離子電導率過低（<10^-6 S cm^-1），限制了其應用。雖然添加小分子增塑劑可提升橡膠基電解質的離子電導率，但是增塑劑會造成電解質的機械強度明顯劣化，難以保持鋰金屬電池的長期穩定運行。因此，開發具有高離子電導率和耐疲勞的橡膠基電解質對于固態鋰金屬電池的發展及應用具有重要意義。

  近期，北京化工大學王峰教授、牛津副教授團隊和北航楊樹斌教授團隊提出一種硫化法可控合成耐疲勞橡膠衍生導鋰彈性體的新策略（圖1），得益于硫化過程產生的含離子液體片段的化學交聯網絡，所獲電解質既繼承了橡膠良好的回彈性（圖2），同時實現了高達2.7×10^-4 S cm^-1的室溫離子電導率（圖3）。此導鋰彈性體可在充放電過程中與反復發生體積變化的金屬鋰負極保持緊密接觸，保證了鋰離子在電極和電解質界面的穩定快速傳輸，從而實現長壽命、高性能和高安全性的固態鋰金屬電池（圖4）。鑒于橡膠種類豐富、結構多樣和可修飾性強等特點，基于此硫化法可進一步探索和研發系列高離子電導率、耐疲勞的導鋰彈性體，加速其在固態鋰金屬電池中的應用研究，從而獲得高性能和高安全性固態鋰金屬電池。該工作以“A Highly Durable Rubber-Derived Lithium-Conducting Elastomer for Lithium Metal Batteriesg”為題發表在《Advanced Science》上（Adv. Sci. 2022, 2200553）。文章第一作者是北京化工大學博士后史永正博士。該研究得到國家自然科學基金委和中國博士后科學基金會的支持。

圖3. 橡膠衍生固態電解質的鋰傳導機制探究，包括DSC曲線、Arrhenius曲線、固態⁷Li核磁共振 (NMR)光譜和快速離子傳輸通道示意圖。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202200553

作者簡介

王峰 教授，博士生導師

北京化工大學

  現任北京化工大學副校長、材料電化學過程與技術北京市重點實驗室主任。2011 年獲國家杰出青年科學基金資助，2007 年入選教育部新世紀優秀人才支持計劃。主要研究方向包括多元多尺度非貴金屬電催化材料及其在燃料電池、金屬-空氣電池、廢水處理等方面的應用，生物基/納米炭材料及其在環境、儲能領域的應用，以及電化學檢測、光電催化等方面的研究。近年來，在 Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater. 等國際期刊上發表 SCI 學術論文共 200 余篇，編寫英文專著1部，獲國家發明專利授權 45 件、國際授權 PCT 專利 2 件。

楊樹斌 教授，博士生導師

北京航空航天大學

  北京航空航天大學材料科學與工程學院教授，國家杰青，主要從事二維新能源材料的研究。以第一/通訊作者在Nature、Sci. Adv.、Adv. Mater.等發表論文100余篇，其中新方法被Nature專題評述：“是將二維材料推向市場的關鍵步驟”；ESI高被引論文23篇，連續5年入選科睿唯安“高被引學者”；主題/邀請報告30余次；授權中國/美國發明專利26項，部分二維材料成果在新能源企業轉化應用。

牛津 副教授，碩士生導師

  2018年畢業于北京化工大學材料科學與工程專業，獲工學博士學位，2017-2018 年在美國麻省理工學院訪問交流，2019-2020 年在日本東京都立大學進行博士后研究工作；主要從事電化學儲能材料設計、合成和應用研究。近年來在Adv. Funct. Mater., Adv. Sci., Nano Energy, Energy Storage Mater., Small, J. Mater. Chem. A等期刊發表 SCI 收錄論文 30 余篇，獲得國家發明專利 3 項。