近日，北京化工大学王峰教授、牛津副教授团队和北京航空航天大学材料科学与工程学院杨树斌教授团队在国际知名期刊Advanced Science (影响因子：16.806) 上发表题为“A highly durable rubber-derived lithium-conducting elastomer for lithium metal batteries”的研究工作。该工作以丁腈橡胶为基体，可聚合离子液体为导锂片段，采用硫化法合成高室温离子电导率、耐疲劳的导锂弹性体。
固态锂金属电池在能量密度、安全性等方面较传统锂基电池有大幅提升，亟需开发高性能固态电解质，助力实现高功率、长寿命固态锂金属电池。相较于传统固态电解质，橡胶具有高弹性和耐疲劳等突出优势，能够为反复发生无限体积变化的金属锂负极提供共形的接触界面，促进锂离子稳定输运。然而，高机械强度橡胶基电解质离子电导率过低（<10-6 S cm-1），经小分子增塑后其机械强度明显劣化，两者均难以支持锂金属电池长期稳定运行。因此，开发高离子电导率、耐疲劳的橡胶基电解质仍是实现高性能固态锂金属电池面临的重要课题和挑战。
该工作提出一种硫化法可控合成耐疲劳橡胶衍生导锂弹性体的新策略，得益于硫化过程产生的含离子液体片段的化学交联网络，所获电解质既继承了橡胶良好的回弹性，又实现高达2.4×10-4 S cm-1的室温离子电导率。此导锂弹性体可在充放电过程中与发生反复体积变化的金属锂负极保持紧密接触，支持锂离子在电极间的稳定、快速输运，从而实现长寿命、高性能和高安全性的固态锂金属电池。
该文章第一作者为北京化工大学博士后史永正，王峰教授、牛津副教授和杨树斌教授为本文共同通讯作者，北京化工大学为第一完成单位，北京航空航天大学为合作单位。本研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划项目和中国博士后科学基金的资助。
文章信息：Yongzheng Shi, Na Yang, Jin Niu*, Shubin Yang*, and Feng Wang*
A highly durable rubber-derived lithium-conducting elastomer for lithium metal batteries. Adv. Sci. 2022, DOI: 10.1002/advs.202200553;
全文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202200553
