近日，中科院青島生物能源與過程研究所以尼龍6為材料制備出固態(tài)電解質(zhì)，研究成果在線發(fā)表于《先進功能材料》。該項工作為傳統(tǒng)聚合物的應(yīng)用提供了新思路，有望推廣應(yīng)用到纖維素、木質(zhì)素和殼聚糖等經(jīng)典聚合物上。

尼龍是一種具有80多年歷史的經(jīng)典聚合物。獨特的酰胺鍵（肽鍵）使其具有很高的彈性，豐富的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也使其具有一定的機械強度。中科院青島能源所研究員崔光磊表示，這項工作簡單來說，就是重新設(shè)計了傳統(tǒng)經(jīng)典聚合物尼龍6的結(jié)構(gòu)，使其具有離子傳導(dǎo)性。他們用高濃度的鋰鹽水溶液，破壞了尼龍6中豐富的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，并使其再生為以陰陽離子締合形式橋接的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過近2年的努力，該團隊與合作者利用固態(tài)核磁、小角X射線散射、傅里葉變換紅外光譜和拉曼光譜等技術(shù)，分析了尼龍6在高濃度鋰鹽水溶液中的溶解機理以及新再生的尼龍基聚合物電解質(zhì)的微觀構(gòu)型。他們發(fā)現(xiàn)，在高濃度鹽溶液中，陰離子參與了陽離子的溶劑化構(gòu)成，使陽離子的路易斯酸性發(fā)揮出來，這種具備強路易斯酸性的陽離子，“進攻”了酰胺鍵中的酰基進而發(fā)生配位作用，將尼龍6溶解。另一方面，陰離子與陽離子締合的同時，也與胺基以弱氫鍵的方式進行結(jié)合，形成了交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

這種獨特的結(jié)構(gòu)使聚合物電解質(zhì)呈現(xiàn)出高粘彈特性，而高粘彈特性正是解決固態(tài)電池和柔性器件界面層移和錯位等問題所需要的。研究人員發(fā)現(xiàn)尼龍電解質(zhì)具有良好的電化學(xué)性能，并利用其設(shè)計了一體化的固態(tài)柔性電池作為應(yīng)用窗口，實現(xiàn)了柔性電池的穿戴功能。