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( 三 ) |电解质|聚合物|

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。
Q：该研究成果可能有哪些重要的应用？哪些领域的企业或研究机构可能从该成果中获得帮助？
A：该聚合物电解质具备一些优异的物理化学性能，可以应用在碱金属电池，制备全固态电池；也可以应用在柔性可穿戴电池，因为它具备优异的可折叠性；同时其高的电化学稳定窗口使其可以适配高电压正极材料，进一步可以制备高能量密度的固态电池。我们相信这项研究成果为相关固态聚合物电解质的设计与制备提供了一种新的思路，并将推动性能优异、可规模化制备的固态聚合物电池的发展。