聚合物塑性晶體電解質(zhì)（PPCEs）因解決與丁二腈（SN）相關(guān)的挑戰(zhàn)，包括其不充分的機械性能和與電極的副反應(yīng)，而引起了人們的極大關(guān)注。然而，關(guān)于聚合物網(wǎng)絡(luò)的分子結(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)SN狀態(tài)的影響及其對離子電導(dǎo)率的后續(xù)影響的全面研究尚未探索。

在此，高麗大學(xué)Yun Chan Kang&Ji-Hun Seo等人通過色散校正密度泛函理論（DFT-D）模擬，研究了SN和聚合物部分之間的結(jié)合能作為SN構(gòu)象和結(jié)晶行為的決定因素。結(jié)果表明，結(jié)合能效應(yīng)導(dǎo)致的混溶性變化顯著影響了PPCEs中非晶相的形成。

因此，基于乙烯基碳酸亞乙酯（VEC）的PPCE在室溫下表現(xiàn)出高離子電導(dǎo)率（在25°C下為2.6×10^?3 S cm^?1），并具有完全無定形相，這可歸因于其組分之間的最佳混溶性。此外，通過將PPCE與LiFePO₄（LFP）和LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM811）正極材料相結(jié)合實現(xiàn)了高性能固態(tài)鋰金屬電池（LMB）配置的可行性。

圖1. VEC對PPCE的影響

總之，該研究提供了聚合物網(wǎng)絡(luò)對PPCE中SN狀態(tài)影響的見解。通過研究SN與聚合物部分之間的結(jié)合能，確定了混溶性在決定PPCEs中非晶相形成中的關(guān)鍵作用。在聚合物的各個部分中，VEC與SN的結(jié)合能最強，在室溫下形成完全無定形的相，從而具有較高的離子電導(dǎo)率。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了優(yōu)化PPCE中組分的混溶性以實現(xiàn)無定形相的重要性，從而促進了有效的離子傳輸。

此外，通過將PPCE與有前途的正極材料（如LiFePO₄）相結(jié)合實現(xiàn)了高性能固態(tài)配置在LMB中的潛在應(yīng)用。總體而言，該研究有助于更好地理解影響PPCE中SN狀態(tài)的因素，進而推動具有改進離子電導(dǎo)率的PPCE的設(shè)計和開發(fā)。

圖2. 電池性能

Inducing an Amorphous Phase in Polymer Plastic Crystal Electrolyte for Effective Ion Transportation in Lithium Metal Batteries, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202310957