具有高能量密度的锂金属电池可以实现能源存储的革命，并加速电动运输和发电的转变。然而，一些形态学和电化学机械的挑战阻碍了它们的发展。固态电解质，如基于聚合物的电解质，在取代锂金属电池中的液体电解质方面显示出巨大的前景。基于聚醚的聚合物电解质被研究得最多，但受到室温下离子导电率低和氧化稳定性差的困扰。因此，非常需要开发和了解新一类聚合物电解质中的离子传输。基于全氟聚醚（PFPE）的电解质已显示出更好的氧化稳定性，但对其锂溶解和传输机制了解甚少。

鉴于此，剑桥大学Clare P. Grey、斯坦福大学鲍哲南、Chibueze V. Amanchukwu等系使用多核固态魔角旋转（MAS）核磁共振（NMR）光谱来研究交联的单离子和盐基聚合物PFPE电解质中的锂阳离子环境和流动性，并直接与著名的聚乙二醇（PEG）电解质进行比较。

本文要点：

（1）与PEG相比，锂离子与聚合物骨架的相互作用在PFPE系统中较弱，可能导致PFPE系统中更强的离子配对。线形分析显示，尽管与PEG系统相比，从自旋晶格弛豫（T1）测量中得到的激活能较低，但PFPE电解质中的锂流动性较低。快速的松弛反而被归因于聚合物骨架移动引起的局部波动。

（2）通过研究不同的离子结合模式（单离子与聚合物中的盐）得到，不同的聚合物骨架（PFPE与PEG）的差异对迁移率的影响比每一类聚合物中的离子结合模式的差异更大（特别是当单离子传导位点密度不高时）。

Understanding Lithium-Ion Dynamics in Single-Ion and Salt-in-Polymer Perfluoropolyethers and Polyethyleneglycol Electrolytes Using Solid-State NMR

Chibueze V. Amanchukwu, Anna B. Gunnarsdóttir, Snehashis Choudhury, Tamsin L. Newlove, Pieter C. M. M. Magusin, Zhenan Bao, and Clare P. Grey

Macromolecules Article ASAP

DOI: 10.1021/acs.macromol.2c02160

https://doi.org/10.1021/acs.macromol.2c02160