北京化工大学曹鹏飞 、苟竞仁&南开大学杨化滨Angew.：揭示动力学调控的聚合行为用于原位制备含氟凝胶聚合物电解质

本研究针对含氟凝胶聚合物电解质在锂金属电池应用中面临的聚合动力学迟缓问题展开。背景方面，传统液态电解质易引发锂枝晶生长和安全隐患，而含氟凝胶聚合物电解质虽具有界面稳定性和宽电化学窗口优势，但氟原子的吸电子效应和空间位阻显著降低了单体聚合反应活性，导致聚合物分子量低、分布宽，机械性能下降。研究目的旨在通过动力学调控共聚策略，以N-异丙基丙烯酰胺为促进剂，调控甲基丙烯酸三氟乙酯单体的原位聚合行为，克服氟代单体在碳酸酯溶剂中的聚合动力学瓶颈。结论表明，该策略成功获得分子量适中、链长分布均匀的共聚物，形成氟氮共聚聚合物电解质，兼具富LiF和富Li₃N的双重界面功能。该电解质在-15~60℃宽温域稳定工作，匹配高负载NCM811正极的锂金属全电池循环225圈容量保持率超80%，软包电池也表现出良好性能。多尺度模拟揭示了其增强机制：酰胺基团促进锂盐解离，氟基团促进Li⁺释放，协同抑制锂枝晶生长。该工作为高性能锂金属电池电解质设计提供了通用方案。