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中年|北京化工大学孙晓明教授团队AM：全固态聚合物电解质设计新策略( 二 )


这一成果发表在最近一期在Advanced Materials上 。
文献链接：
Thiol–branched Solid Polymer Electrolyte Featuring High Strength, Toughness, and Lithium ionic Conductivity for Lithium Metal Batteries
Hangchao Wang, Qian Wang, Xin Cao, Yunyu He, Kai Wu, Jijin Yang, Henghui Zhou, Wen Liu, Xiaoming Sun
Adv. Mater.,2020, DOI: 10.1002/adma.202001259
孙晓明教授简介
孙晓明 ， 北京化工大学教授 ， 博士生导师 ， 国家杰出青年科学基金资助获得者、国家“万人计划”科技创新领军人才 。 2000年本科毕业于清华大学化学系 ， 2005年获得清华大学博士学位 ， 后在美国斯坦福大学从事博士后工作 ， 合作导师为戴宏杰教授 。 主要从事无机功能纳米材料、碳纳米材料的可控合成、结构调控、分离纯化、有序组装以及在能源化学中的应用 。 正在及曾经主持的科研项目包括国家自然科学基金国际合作重点项目、国家杰出青年基金项目、国家“973”计划课题、国家自然科学基金面上项目等 。 截至2019年 ， 总计发表论文202篇 ， 引用24000余次 。 其中以第一作者及通讯联系人身份在Nat. Commun., PNAS, Angew. Chem., JACS, Adv. Mater.等国际材料与化学类主流刊物发表学术论文125篇 ， 总引用10900余次 ， 他引&gt9000次 。 申请国家发明专利40项 ， 获授权22项；申请国际专利8项 。 于2014～2018年被Elsevier出版社评为材料学领域高被引学者 ， 2015～2017年被英国皇家化学会选为top 1%中国高被引学者, 2018年和2019年被科睿唯安（web of science）选为全球高被引学者 。
刘文教授简介
刘文 ， 北京化工大学教授 ， 博士生导师 。 于2013年在北京大学化学系获得理学博士学位 ， 并先后在韩国国立蔚山科学技术研究所（UNIST）和美国耶鲁大学进行博士后研究 。 2017年起就职于北京化工大学化学学院 。 主要从事无机功能纳米材料的制备及其在电化学催化和储能中的应用研究 。 其中以第一作者及通讯联系人身份在Nat. Commun., PNAS ， JACS, Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Energy Mater. JMCA, J Power Sources等刊物发表学术论文30余篇 。
科研思路
Q：这项研究最初是什么目的？或者说想法是怎么产生的？
A：如上所述 ， 我们的初衷是想通过聚合物电解质来解决有机电解液存在的安全问题的 。 起初是采用PEO与无机填料复合来制备固态电解质的 ， 因为PEO体系的固态电池研究比较多 ， 技术也比较成熟 ， 但是复合电解质一方面成本较高 ， 另一方面无机颗粒在PEO中分散不均匀 ， 不容易制备较大的电解质膜 ， 其机械性能参差不齐 。 加上PEO电化学稳定性不够高 ， 难以适配高电压正极材料 ， 所以我们就开始高分子材料的设计 。 我们的目标很简单 ， 就是通过分子改性和聚合物电解质结构设计来制备兼具高机械性能、离子电导率和电化学稳定性的聚合物电解质 。 希望我们的工作能够为固态聚合物电解质设计提供新的思路 。
Q：研究过程中遇到哪些挑战？
A：本项工作比较有挑战的部分 ， 引发剂的选择算一个 ， 新型高分子量的PEGDA合成算一个 。 因为我们采用的是表面功能化的MOF、PETMP和PEGDA三者有序的化学交联来制备电解质的 ， 光引发剂是化学交联的关键 ， 为了防止MOF表面的C=C和PEGDA化学交联 ， 选取的引发剂要有专一性 ， 只能针对C=C和-SH反应交联 ， 这样才能形成我们想要的结构 。 在这个过程中 ， 我们精确了摩尔比 ， 防止原料过量 ， 同时先将MOF和PETMP预聚合 ， 在添加PEGDA光聚合进行化学交联 。
此外 ， 高分子量的PEGDA合成过程也比较有挑战 ， 前期根据合作者提供的方法进行合成 ， 产物难以进行化学交联 ， 杂质较多 。 后期自己阅读文献 ， 整理方法 ， 进行了长时间的摸索和条件优化 ， 合成了目标产物PEGDA ， 并且制备电解质过程中容易交联 。


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