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盡管與鋰離子技術(shù)相比，鋰金屬電池可以提供更好的安全性、更好的能量密度和更輕的重量——這要?dú)w功于用金屬鋰代替較重的石墨作為陽(yáng)極，但這種電池化學(xué)性質(zhì)與傳統(tǒng)電解質(zhì)不太匹配。

具體而言，在這液態(tài)導(dǎo)電體系中，陰離子的移動(dòng)速度是陽(yáng)離子的至少四倍，因此鋰陽(yáng)離子傳導(dǎo)的電流僅占總離子電流的20%。而由于陰離子不能與碳基電極發(fā)生反應(yīng)，大量陰離子會(huì)堆積在電極和電解質(zhì)的界面，造成電池內(nèi)部極化，使用壽命有限，以及可燃性和低離子傳導(dǎo)的缺陷。

因此，全球各國(guó)的科學(xué)家們一直針對(duì)固體電解質(zhì)展開(kāi)了大量研究，希望可以提供更好的性能，并與鋰金屬陽(yáng)極兼容?，F(xiàn)在，香港大學(xué)（HKU）的研究人員在這方面取得了巨大的進(jìn)展，他們?cè)O(shè)計(jì)了無(wú)溶劑單離子聚合物電解質(zhì)，極大地改善了鋰金屬電池的離子傳輸應(yīng)用。

據(jù)稱，港大研究人員設(shè)計(jì)的新型單離子導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)克服了上述限制，并導(dǎo)致陽(yáng)離子電導(dǎo)率至少增加了四倍。他們?cè)O(shè)計(jì)了一種陰離子網(wǎng)狀聚合物，能把通過(guò)的陰離子捆綁纏繞在其中，透過(guò)調(diào)控離子選擇性電解質(zhì)的鏈段運(yùn)動(dòng)能力，讓陽(yáng)離子更快地通過(guò)。

具體而言，陰離子網(wǎng)狀聚合物的結(jié)構(gòu)，由帶有支鏈的聚乙二醇橋接硼根陰離子組成，通過(guò)使用不同的聚乙二醇和反應(yīng)配比，從而調(diào)控所得聚合物的鏈段移動(dòng)能力。

研究人員表示，這一新設(shè)計(jì)為研究互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物中的離子傳導(dǎo)性能提供新思路，有助于制備新一類高電導(dǎo)率電解質(zhì)的設(shè)計(jì)規(guī)則。這一全新研究成果已于近期發(fā)表在了《化學(xué)工程雜志》上。

研究人員說(shuō)，“我們相信，單離子導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)將開(kāi)辟新的電池化學(xué)技術(shù)的可能性，這將徹底改變可充電電池領(lǐng)域，并提供高水平的安全性，高功率密度和長(zhǎng)壽命周期?！?/p>

“由于過(guò)電位低，離子選擇性電解質(zhì)也可以導(dǎo)致快速充電。它可以讓電動(dòng)汽車在喝一杯咖啡的時(shí)間內(nèi)充滿電。這一顯著優(yōu)勢(shì)將開(kāi)啟清潔能源世界的新時(shí)代，”他們補(bǔ)充道。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

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