科学家发现聚合物电解质晶粒结构随温度出现可逆变化

聚合物电解质因其高热稳定性、高安全性、电池配置的灵活性以及低成本等诸多优点受到特殊关注。嵌段共聚物电解质材料在固态聚合物电解质中的使用，能够提高电解质的机械强度、离子电导率，并且有利于电池部件的包装和集成。有研究表明，嵌段共聚物的晶粒结构受热力学和动力学的双重影响。近日，《Macromolecules》的一篇论文，报道了三嵌段有机−无机杂化共聚物聚(多面体低聚倍半硅氧烷)-b-聚氧乙烯-b-聚(多面体低聚倍半硅氧烷)（POSS-PEO-POSS）/双(三氟甲磺酰亚胺)锂LiTFSI）盐混合物的相行为随温度的变化。

来自劳伦斯伯克利国家实验室的Nitash P. Balsara和加州大学伯克利分校的Irune Villaluenga共同参与了此项研究，他们发现，无论是在纯态还是在盐存在下，聚合物都表现出片层的形态。但是，当电解质加热到113 °C以上时，平均晶粒尺寸会得到显著增加，而当电解质冷却到113℃以下时，又会出现较小的晶粒结构。

尽管以前的研究表明，嵌段共聚物的晶粒结构会在高温退火后得到增加，但是这种变化通常是不可逆的，而这样研究数据表明的结果与以往研究大不相同，晶粒结构出现随温度可逆变化。

研究人员探讨了POSS-PEO-POSS/LiTFSi电解质晶粒结构发生可逆变化的原因。此外，他们还发现，在此温度窗口内，电解质的离子电导率也呈现出可逆的变化。这项工作对于了解纳米结构电解质中的离子传输至关重要。

参考文献：Saheli Chakraborty, et al, Reversible Changes in the Grain Structure and Conductivity in a Block Copolymer Electrolyte, Macromolecules, 2020.DOI：10.1021/acs.macromol.0c00466