DOI: 10.1016/j.est.2023.106838

磷酸化纤维素纳米纤维（CNF-P）是制备复合固体聚合物电解质（SPE）的新型有机填料。评估了磷酸化程度，并对CNF-P进行了表征。结果表明，磷掺杂提高了纤维素纳米纤维的阻燃性能。使用CNF-P、聚环氧乙烷（作为基质）和双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI）制备固体聚合物电解质，其中[EO]/[Li+]摩尔比约为20。加入的CNF-P显著改善了所得SPE的机械性能，尤其是其拉伸强度达到45MPa。所得复合聚合物电解质在70℃下的实际电导率值超过10-4S/cm，并提供了高于5V（vs.Li/Li+）的宽电化学稳定性窗口。在使用Li金属负极和LiFePO4/C正极的全固态半电池配置中评估了这些复合SPEs的循环性能，证实了此类填料在固体聚合物电解质中的可行性。

图1.a）CNF磷酸化反应方案。b,c）PEO-CNF-P薄膜的照片。d）用于机械拉伸试验的矩形薄膜的照片。e）PEO、CNF-P和具有不同含量CNF-P的PEO/CNF-P薄膜的FTIR光谱，f）FTIR光谱中CH2摇摆区域的放大。

图2.a）PEO、CNF-P和不同CNF-P含量下PEO-CNF-P样品的DSC、b）TGA和c）dTG/dT曲线。

图3.a）PEO、CNF-P以及含10%和20%CNF-P的PEO/CNF-P和PEO-LiTFSI/CNF-P的TGA曲线。b）PEO以及含10%和20%CNF-P的PEO/CNF-P和PEO-LiTFSI/CNF-P的DSC曲线。

图4.a）含10%和20%CNF-P基填料的PEO基SPEs（[EO]/[Li]～20）的温度依赖性离子电导率图。b）使用Li/SS配置的PEO-LiTFSI/CNF-P（10%和20%CNF-P）在10mV/s的扫描速率和70℃下的循环伏安曲线。c）使用Li/SS配置的PEO-LiTFSI/CNF-P（10%和20%CNF-P）在0.5mV/s的扫描速率和70℃下的线性扫描伏安曲线。

图5.临界电压为2.5-3.8V的Li/PEO-LiTFSI/CNF-P（20%）/LiFePO4电池在C/20和70℃下的充放电电压。