甲基纤维素基固态聚合物电解质中NaFSI浓度与DMC:EC增塑剂对电化学性能的影响研究

本研究通过溶剂浇铸法制备了甲基纤维素(MC)基固态聚合物电解质(SPEs)，系统分析了NaFSI盐浓度及DMC:EC增塑剂对材料性能的影响。结果表明，含50wt% NaFSI的样品在25°C时电导率达0.7 mS·cm-1，结晶度指数从纯MC的66%降至<10%，且在0.0-5.0V电压窗口内保持稳定，为钠离子电池(SIBs)和电致变色器件(ECDs)提供了环保型电解质解决方案。

　　

Highlight亮点

甲基纤维素(MC)基固态电解质展现出优异的电化学稳定性（0.0-5.0V）和离子传导性能，最高电导率达2.4 mS·cm^-1（48.8°C），为绿色能源存储系统提供了创新解决方案。

Materials材料

甲基纤维素(Mn 86,000 Da)购自Sigma-Aldrich，高纯度NaFSI（99.9%）及其DMC:EC(1:1)溶液来自Solvionic公司。所有材料未经额外纯化直接使用。

Preparation of methylcellulose-based solid polymer electrolytes甲基纤维素基固态聚合物电解质的制备

采用溶剂浇铸技术：将1.0g MC粉末溶于75mL超纯水，磁力搅拌5天至完全溶解。随后加入不同比例的NaFSI盐（20-50wt%）及DMC:EC混合液（0-30wt%），继续搅拌24小时形成均质溶液，最后浇铸在聚四氟乙烯模具中，室温干燥72小时成膜。

Morphological properties形态学特性

图2展示的SEM显微图像显示，随着NaFSI比例增加，薄膜表面粗糙度显著改变并出现微裂纹。含DMC:EC的样品呈现更致密的断面结构，而未添加增塑剂的薄膜则显示出典型的聚合物-盐相互作用形成的多孔网络。

Conclusions结论

通过简易的溶剂浇铸法成功制备出柔性透明的MC基电解质薄膜。DSC测试证实NaFSI含量越高，玻璃化转变温度(T_g)降低越明显（从纯MC的185°C降至含盐样品的120°C）。电化学测试显示所有样品在5.0V内无分解迹象，其中不含增塑剂且含50wt% NaFSI的样品表现最优，其室温电导率比含DMC:EC的样品高3个数量级。

CRediT authorship contribution statement作者贡献声明

Caroline M.B. Araujo：实验设计、数据分析和论文撰写；V. de Zea Bermudez：电化学性能测试；Renato Gon?alves：热力学分析；Maria Manuela Silva：项目指导。所有作者共同参与结果讨论和论文修订。