我们拟开展的主要研究内容是关于固体电极/聚合物电解质固/固电化学界面谱学方法的研究(侧重原位显微振动谱学电化学方法的建立与改善),重点研究锂/聚合物电解质界面层中固体电解质(SEI)层的组成、结构及其变化规律。同时为了提高利用内反射方法测量锂金属表面SEI层的灵敏度(增强其谱学信号强度),我们在研究中还将注意借助电极表面增强光谱的实验方法和原理, 研究如何提高电极表面层探针分子光谱信号的方法、系统研究吸附电解质离子、聚合物电解质中的添加剂与电极的相互作用,探讨锂电极表面修饰对固/固电化学界面性能改善的可能性,本项目研究将不仅对认识固/固电化学界面特性及其促进相关电极过程的研究,而且对发展创新性的全固态化学电源的实用技术都将具有重要的理论价值和实际意义。
设计并优化了一种电化学现场光谱电解池,制备了适合于透红外光的薄膜金电极,从而可以利用显微红外光谱技术对Li/聚合物电解质固/固界面性质进行了研究。利用该技术我们不仅观察到在锂电极表面所发生的O2和H2O的还原反应以及锂离子欠电位沉积-锂溶出过程所对应的红外光谱变化,且从同步获得的光学显微图象中也可以清楚观察到与电化学反应对应的界面形貌变化。例如现场红外光谱表明,对于含有PC(乙烯碳酸酯)的聚合物电解质体系,经过锂离子的沉积-溶出过程,锂电极表面化学物种主要是PC的还原产物ROCO2Li以及Li2CO3等,并与非现场表征结果一致。合成并制备4种新型的聚乙烯氧化物(PEO)-离子液体复合聚合物电解质,系统研究了复合聚合物电解质的电导率,锂/聚合物电解质界面性能,并且将其的界面特征与纯PEO,PEO + PC 复合聚合物电解质体系进行比较, 结果表明该复合聚合物的离子电导率要显著大于单纯的PEO体系,离子液体与锂电极所构成的固/固界面比较稳定。该项目已在国内外学术刊物上发表论文13篇(其中SCI论文 12篇,1篇待投稿),获中国发明专利授权2项,培养博士后、博士生/硕士生5名