中科院青岛生物能源与过程研究所研制尼龙固态电解质

近日，中科院青岛生物能源与过程研究所以尼龙6为材料制备出固态电解质，研究成果在线发表于《先进功能材料》。该项工作为传统聚合物的应用提供了新思路，有望推广应用到纤维素、木质素和壳聚糖等经典聚合物上。

尼龙是一种具有80多年历史的经典聚合物。独特的酰胺键（肽键）使其具有很高的弹性，丰富的氢键网络结构也使其具有一定的机械强度。中科院青岛能源所研究员崔光磊表示，这项工作简单来说，就是重新设计了传统经典聚合物尼龙6的结构，使其具有离子传导性。他们用高浓度的锂盐水溶液，破坏了尼龙6中丰富的氢键网络，并使其再生为以阴阳离子缔合形式桥接的交联结构。

经过近2年的努力，该团队与合作者利用固态核磁、小角X射线散射、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱等技术，分析了尼龙6在高浓度锂盐水溶液中的溶解机理以及新再生的尼龙基聚合物电解质的微观构型。他们发现，在高浓度盐溶液中，阴离子参与了阳离子的溶剂化构成，使阳离子的路易斯酸性发挥出来，这种具备强路易斯酸性的阳离子，“进攻”了酰胺键中的酰基进而发生配位作用，将尼龙6溶解。另一方面，阴离子与阳离子缔合的同时，也与胺基以弱氢键的方式进行结合，形成了交联网络结构。

这种独特的结构使聚合物电解质呈现出高粘弹特性，而高粘弹特性正是解决固态电池和柔性器件界面层移和错位等问题所需要的。研究人员发现尼龙电解质具有良好的电化学性能，并利用其设计了一体化的固态柔性电池作为应用窗口，实现了柔性电池的穿戴功能。