AFM: 一种用于锂电池的光介导、3D打印和自修复的聚合物电解质

人们正在积极寻找自修复材料解决方案和快速原型制作方法，以改善千兆级电池的安全性和生产工艺。这里展示的是一种自修复聚合物电解质，它被设计成用于数字光处理的三维打印墨水配方。为此，我们设计了含有受阻脲动态键的共价适应性网络，其末端是光聚合的甲基丙烯酸酯基团，并对其动力学和自愈性能进行了研究。测试了电解质的电化学性能，并将其与市售基准电解质进行了比较，结果表明，在所有情况下，电解质的吸收能力、离子电导率都非常出色，而且在操作过程中被切割后，比容量也能完全恢复。这项工作为锂电池带来了首个可自修复的3D光打印电解质系统，同时确保了安全性、性能和可升级性；这一概念还可用于锂介导的氨电合成。

图文简介

本工作中合成的聚合物结构和新构思的策略

a ) 基于HUBs获得具有动态交联点的交联脂肪族聚氨酯的合成过程。b ) N,N'-二叔丁基乙二胺与HDI反应的代表性傅立叶变换红外光谱（黑色光谱）。图中还显示了向混合物中添加PEG（Mn = 2100 g mol-1）时的光谱（红色光谱）和预聚物形成时的光谱（蓝色光谱）。最后，绿色光谱对应的是紫外线照射45 秒后交联的最终聚脲-聚氨酯薄膜。

A) DLP技术方案，显示3D物体制造的主要工作流程。B) PEG575 + PU2100_HUB_1.5eq的光流变学测量。（80/20 wt/wt）配方。C) 3D打印人物设计代表图，即意大利都灵的Mole Antonelliana建筑，比例尺1 cm。

A) 电池拆解和聚合物电解质划痕步骤，以进行操作中的自修复测试（即在锂金属电池的电化学测试期间）。B) 使用3D打印的PU2100_HUB_1.5eq.聚合物电解质组装的电池在C/5处的充放电测试，膜机械损伤前后的情况。C) 使用商用Celgard 2500隔膜进行了相同的实验。

在使用轻微损坏的PU2100_HUB_1.5eq.电解液组装的锂/锂对称电池上，以恒定电流密度进行了电镀和剥离测试。插图中放大了界面稳定后3 个周期的电位曲线。

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