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  在追求凈零碳足跡的過程中，高能量密度的可充電電池對交通和電力部門的轉型需求巨大。然而，依賴于石墨負極和插層化學的鋰離子電池在能量密度和安全性方面正面臨瓶頸。固態鋰金屬電池，以固態電解質替代液態電解液，以高比能鋰金屬負極替代傳統碳基負極，兼具高安全性和高比能特性。固態聚合物電解質具有成本低、質量輕、理論上電解質孔隙率低、晶界效應弱、表面粗糙度低等優點，因此被認為是未來固態鋰電池中電解質的理想選擇。然而目前固態聚合物電解質依然存在很多問題：1）室溫離子電導率低，導致界面阻抗大，電池容量衰減劇烈；2）電化學穩定窗口窄，難以匹配高電壓正極材料實現高能量密度；3）離子遷移數低，限制鋰離子快速到達電極，增加鋰枝晶形成的風險，影響電池的循環壽命和安全性。

相關研究成果以“Molecular Design of Solid Polymer Electrolytes with Enthalpy–Entropy Manipulation for Li Metal Batteries with Aggressive Cathode Chemistry”為題發表在國際知名期刊Journal of the American Chemical Society上。

1.PCCE的設計原則

圖1 基于分子焓熵調控策略所設計的高性能SPE的示意圖。

2.分子作用機制

圖2. PCCE中分子相互作用的表征。

3.適配高電壓正極材料的鋰金屬電池性能

圖3基于PCCEs的高電壓鋰金屬電池性能。

通訊作者簡介

  龐全全教授，北京大學材料科學與工程學院特聘研究員，博士生導師。2020、2021、2023年科睿唯安交叉學科高被引科學家，2022年、2023年“斯坦福大學”全球2%頂尖科學家。獲海外高層次人才計劃青年項目，十四五重點研發計劃“新能源汽車”重點專項青年首席科學家，主持國家“十三五”重點研發計劃“政府間合作”重點專項目、基金委重大研究計劃培育項目等。以第一/通訊作者在Nature、Nat. Energy、Joule、JACS、PNAS、Nat. Commun.、Angew. Chem.、Adv. Mater.等雜志發表多篇論文，多篇入選ESI熱點論文和高被引論文。擔任EcoMat、Rare Metal、Energy Materials Advance、Carbon Energy等雜志青年編委，“十四五”科技部重點研發計劃“新能源汽車”重點專項青年科學家。

第一作者簡介

  葉國，北京大學彤程博士后，在高電壓固態聚合物電解質、柔性聚合物材料、自愈合聚合物電解質的設計與構筑和電池、超級電容器、柔性電子等領域具有深厚的研究基礎，具有豐富的聚合物制備及表征經驗，以第一作者在JACS、Adv. Funct. Mater.、Mater. Horiz.、ACS Appl. Mater. Inter.、Electrochim. Acta等國際期刊發表SCI論文10篇。

團隊招聘

  北京大學龐全全團隊（pang-eetl-pku.com）招收新電池體系方向（固態電池、儲能電池、硫系電池）博士后，將提供最佳的科研平臺和待遇，請有志之士聯系qqpang@pku.edu.cn。