基于自交联PIM与环糊精协同作用的超稳定固态锌碘电池研究

《Applied Catalysis B-Environment and Energy》：Ultra-stable solid-state zinc-iodine battery enabled by a synergistic combination of self-crosslinked PIM and cyclodextrin

　　本文报道了一种通过自交联聚合物（SCPIM）与环糊精（CD）协同策略开发的高稳定性固态电解质（PSPE-CD-SCPIM）。该电解质利用CD的非共价锚定作用和SCPIM框架的优化离子传输通道，显著提升Zn2+电导率（9.34×10–4 S cm-1）和迁移数（0.81），有效抑制锌枝晶生长和析氢副反应。组装的对称电池在5 mA cm-2下稳定循环6000小时，全固态Zn-I2电池在1 C倍率下实现20000次超长循环，为下一代金属基电池电解质设计提供新思路。

　　

Section snippets

Synthesis and characterization of SCPIM

PIM-1以其刚性框架和丰富的内部自由体积被选为基础材料。PIM-1的分子设计通过延长高温处理时间实现交联，从而优化空腔尺寸。芳基腈基团的内源性交联反应通过热交联形成三嗪环，最终获得热自交联PIM-1（SCPIM）。该过程产生了坚固的......

Conclusions

总之，我们通过利用自交联PIM-1的刚性框架和高比表面积，成功设计并合成了一种高性能固态聚合物电解质（PSPE-CD-SCPIM）。环糊精（CD）的引入显著扩大了电解质的非晶区，使PSPE-CD-SCPIM表现出卓越的电化学性能：离子电导率达9.34×10^–4 S cm^-1，Zn²⁺迁移数高达0.81，并有效抑制了锌枝晶和聚碘穿梭效应。对称电池在5 mA cm^-2下实现6000小时稳定循环，全固态Zn-I₂电池更在1 C倍率下达成20000次循环里程碑，为高性能固态电池电解质设计提供了创新范式。

CRediT authorship contribution statement

Yang Su: 原始稿件撰写、软件、数据整理

Jingyuan Zhao: 资源支持

Xinlu Wang: 监督指导

Jinxian Wang: 验证工作

Wensheng Yu: 软件支持

Xiangting Dong: 概念构思

Dongtao Liu: 稿件审阅与编辑