2025新锐科学家专刊 ‖ 华南理工大学黄明俊：调控界面相容性构建双连续纳米网络，实现高性能PVDF/PEO共混固态聚合物电解质

背景：随着高能量密度与高安全性储能器件的需求增长，固态聚合物电解质（SPEs）因其结构可调性、柔韧性和低成本而受到关注。聚环氧乙烷（PEO）是常用SPE基体，但室温易结晶导致低离子电导率和机械强度差；聚偏二氟乙烯（PVDF）具有高介电常数和稳定性，但纯PVDF电解质依赖溶剂，难以满足全固态电池要求。直接物理共混PEO与PVDF会导致宏观相分离，恶化性能。研究目的：华南理工大学黄明俊教授团队旨在通过调控界面相容性，构建高性能PVDF/PEO共混固态聚合物电解质，解决相分离问题并提升综合性能。结论：团队设计合成了一系列PEO基嵌段共聚物作为相容剂，其中侧链含氟量适中的PTFMA链段能有效消除宏观相分离，诱导形成双连续纳米网络结构。该结构结合了无定形PEO相的连续离子传输通道和半结晶PVDF相的机械支撑，促进了锂盐解离和锂离子迁移数提升。优化后的电解质在30℃下离子电导率达2.0×10⁻⁴ S cm⁻¹，杨氏模量384 MPa，电化学稳定窗口4.5 V，并能抑制锂枝晶生长，在对称电池和全电池中表现出优异循环稳定性，为高性能固态电池提供了新思路。