文獻(xiàn)信息
南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院的研究成果“Enhancing the Filler Utilization of Composite Gel Electrolytes via In Situ Solution-Processable Method for Sustainable Sodium-Ion Batteries”（溶液加工策略構(gòu)筑高填料利用率復(fù)合凝膠電解質(zhì)助力可持續(xù)鈉離子電池）在國際著名材料期刊《Advanced Materials》（IF：27.4）上發(fā)表。平生公司的離體桌面CT（VENUS）在論文中提供了PVFH/M和PVFH@M膜的3D圖像。

該論文的通訊作者為南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院張凱研究員，第一作者為南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士研究生范燕鵬。

文獻(xiàn)摘要
鈉離子電池因其豐富的資源、低成本以及與鋰離子電池生產(chǎn)工藝的兼容性，在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域具有巨大的潛力。然而，傳統(tǒng)的有機(jī)電解液不僅存在易燃和泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，還可能與正負(fù)極材料發(fā)生多種界面副反應(yīng)，這些問題都嚴(yán)重影響了鈉離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性。這些挑戰(zhàn)限制了鈉離子電池的進(jìn)一步發(fā)展。

針對(duì)這一關(guān)鍵科學(xué)問題，提出了一種原位制備高填料利用率復(fù)合凝膠電解質(zhì)的方法，旨在解決傳統(tǒng)有機(jī)無機(jī)復(fù)合凝膠電解質(zhì)中不可避免的填料團(tuán)聚和利用率下降問題。該方法所制備的復(fù)合凝膠電解質(zhì)中，MOF填料均勻分散，能夠有效提升電解質(zhì)膜的拉伸強(qiáng)度和離子傳輸動(dòng)力學(xué)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)均勻的離子流分布和良好的正負(fù)極界面。組裝的半電池和全電池均展現(xiàn)了優(yōu)異的電化學(xué)性能，為構(gòu)建高安全性和高循環(huán)穩(wěn)定性的鈉離子電池體系提供了一種新的研究思路。

實(shí)驗(yàn)方法
Micro CT掃描
使用微計(jì)算機(jī)斷層掃描（micro-CT, VNC-102,平生醫(yī)療科技有限公司）對(duì)PVFH/M和PVFH@M膜進(jìn)行掃描，電壓為90 kV，電流為50 μA，使用Avatar軟件（2.0.10.0版本，平生醫(yī)療科技有限公司）進(jìn)行FDK算法重建三維顯微結(jié)構(gòu)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果
通過Micro-CT觀察并揭示了兩種膜的體結(jié)構(gòu)（圖2f，i）。PVFH@M膜表面平整光滑，而PVFH/M膜表面凹凸不平。

圖2. （a-c）PVFH/M與PVFH@M兩種復(fù)合膜的激光共聚焦顯微鏡照片及表面粗糙度對(duì)比。（d-e，g-h）PVFH/M與PVFH@M兩種復(fù)合膜的SEM平面及截面對(duì)比。（f，i）PVFH/M與PVFH@M兩種復(fù)合膜的微米CT照片對(duì)比。（j）PVFH/M與PVFH@M兩種復(fù)合膜的紅外熱成像照片對(duì)比。（k）PVFH/M與PVFH@M兩種復(fù)合膜的熱重曲線對(duì)比。（l）PVFH、PVFH/M和PVFH@M三種聚合物膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線對(duì)比。

使用結(jié)論
本研究提出了一種原位制備復(fù)合凝膠電解質(zhì)的策略，旨在解決傳統(tǒng)方法中常見的填料團(tuán)聚問題及界面穩(wěn)定性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高安全、長壽命鈉離子電池構(gòu)筑。得益于高填料利用率和結(jié)構(gòu)均勻性，該復(fù)合凝膠電解質(zhì)在寬溫域下展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。這一研究為高性能準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)的合理設(shè)計(jì)提供了有效策略，并為構(gòu)建長壽命、高安全的電池體系提供了新的思路。

使用設(shè)備

 Micro CT（型號(hào)：VENUS）（平生醫(yī)療科技）
 影像軟件：Avatar（平生醫(yī)療科技）