复旦大学陈茂团队 Angew：“氟𬭸合璧”可控共聚 - 助力实现高性能锂金属电池

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金属锂具有高理论比容量（3860 mAh/g）、低密度（0.59 g/cm3）和低还原电位等优点，被认为是电池负极材料中的“圣杯”。然而，在锂电池充放电循环中，电极-电解质界面处极易生成锂枝晶，导致电池循环寿命低，带来安全隐患。因此，如何构建高稳定性的固态电解质膜（SEI）抑制锂枝晶生长，近年来成为锂电池领域的重要研究方向，其中，发展高性能聚合物材料用于人工SEI层被认为是最有潜力的方向之一。但锂金属反应活性高、锂枝晶“尖端效应”难以抑制，现有聚合物难以同时满足（电）化学惰性、力学性能、耐溶剂性能、导离子性能等多方面的关键需求，存在性能短板，为设计聚合物SEI带来挑战。

近日，复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室的PolyMao（陈茂）课题组结合本团队发展的光催化含氟烯烃可控共聚策略，设计合成了一种富含���阳离子的氟聚合物材料。在该新结构的氟聚合物中，全氟烯基醚单元与���阳离子单元呈交替序列分布，材料具有耐还原性强（-3.31 V vs SHE）、理化性能稳定、柔韧性好、耐溶剂等突出性能优势，并能通过化学结构中均匀分布的正电荷为电池负极提供优异的静电屏蔽作用。该涂层材料有力促进了充电过程中的均匀锂沉积，有效抑制了锂枝晶生长，实现了10 C倍率下3900次的锂金属电池充放电循环。

图1. a)季���盐小分子的还原电势对比。b)富含季���盐阳离子的氟聚合物合成路线。c), d) Li||NMC电池的循环性能示意图和充放电曲线示意图（10 C倍率）。

本工作首次建立了富���型主链含氟共聚物骨架，揭示了离子型含氟聚合物在促进静电屏蔽效应方面的独特优势，为设计合成高性能电极涂层材料提供了一条全新思路。该工作以“Designing F/P Hybrid Polymer as Ultrastable Cationic Shielding Interphase for High-Performance Lithium Metal Batteries”为题发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202308724)，并被杂志评为VIP论文（Very Important Paper）。复旦大学高分子科学系博士研究生韩善涛为文章第一作者，复旦大学高分子科学系陈茂教授为通讯作者，云南大学林欣蓉副教授为合作通讯作者。作者特别感谢国家自然科学基金、复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室的支持。

全文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202308724

近年来，课题组在氟聚合物可控合成方面的相关工作请参考：Nat. Synth. 2023, 2, 653-662; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202304461; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202116135; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202215628; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 20443; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 21470; J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 7108。

更多课题组介绍请点击：

http://www.polymaolab.com/

欢迎对课题组研究方向感兴趣的同学进行联系，咨询加入课题组的机会（包括夏令营学生、硕士、博士、博士后）。

联系方式：

chenmao@fudan.edu.cn

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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