PMMA基纳米分散聚合物凝胶电解质的离子电导率与粘度特性研究及其在锂电应用中的潜力

为解决高稳定性电解质材料的开发难题，研究人员通过合成含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、高氯酸锂(LiClO4)及纳米气相二氧化硅(SiO2)的复合凝胶电解质，发现该体系在25-100°C宽温域内保持10-2 S/cm级高离子电导率且时效稳定，同时机械性能显著提升，为新型固态电解质设计提供了重要参考。

　　

这项研究揭示了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基纳米复合凝胶电解质的独特性能。通过将PMMA与高氯酸锂(LiClO₄)溶解于碳酸二乙酯(DEC)和N,N-二甲基乙酰胺(DMA)混合溶剂，并引入纳米气相二氧化硅(SiO₂)，成功制备出兼具高离子传导性和机械稳定性的新型电解质体系。有趣的是，在低介电常数的DEC溶剂中，PMMA的加入显著提升了离子电导率，这种现象与常规电解质体系形成鲜明对比。

研究团队观察到，纳米SiO₂的引入不仅像"分子级脚手架"般增强了电解质的机械强度，还意外地促进了离子传输，使复合体系在室温下达到10^-2 S/cm的优异电导率。更令人振奋的是，该电解质在25-100°C的宽温度范围内仅呈现倍数级（非数量级）的电导率变化，且表现出卓越的时效稳定性，这种"温度钝感"特性使其在极端环境储能设备中具有独特优势。

通过系统研究粘度-电导率关联性，研究人员发现电解质流变特性与离子传输行为存在显著相关性。这种"结构-性能"关系的阐明，为设计下一代"刚柔并济"的固态电解质提供了重要理论依据，在锂金属电池、柔性电子器件等领域展现出广阔应用前景。