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Deciphering and Integrating Functionalized Side Chains for High Ion‐Conductive Elastic Ternary Copolymer Solid‐State Electrolytes for Safe Lithium Metal Batteries

侧链 材料科学 丙烯酸酯 化学工程 电解质 离子电导率 聚合物 共聚物 三元运算 高分子化学 离子键合 离子 化学 复合材料 有机化学 电极 物理化学 计算机科学 工程类 程序设计语言
作者
Hongfei Xu,Jinlin Yang,Yuxiang Niu,Xunan Hou,Zejun Sun,Chonglai Jiang,Yukun Xiao,Chaobin He,Shubin Yang,Bin Li,Wei Chen
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (36) 被引量:14
标识
DOI:10.1002/anie.202406637
摘要

A critical challenge in solid polymer lithium batteries is developing a polymer matrix that can harmonize ionic transportation, electrochemical stability, and mechanical durability. We introduce a novel polymer matrix design by deciphering the structure-function relationships of polymer side chains. Leveraging the molecular orbital-polarity-spatial freedom design strategy, a high ion-conductive hyperelastic ternary copolymer electrolyte (CPE) is synthesized, incorporating three functionalized side chains of poly-2,2,2-Trifluoroethyl acrylate (PTFEA), poly(vinylene carbonate) (PVC), and polyethylene glycol monomethyl ether acrylate (PEGMEA). It is revealed that fluorine-rich side chain (PTFEA) contributes to improved stability and interfacial compatibility; the highly polar side chain (PVC) facilitates the efficient dissociation and migration of ions; the flexible side chain (PEGMEA) with high spatial freedom promotes segmental motion and interchain ion exchanges. The resulting CPE demonstrates an ionic conductivity of 2.19×10
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