复旦大学汪莹课题组AM: 多目标优化离子聚合物电解质用于高压快充和多功能锂电池

主要观点总结

本研究通过贝叶斯优化框架的主动学习方法，实现了固态离子聚合物电解质的多目标优化。筛选出的离子聚合物电解质(IPEs)表现出优异的氧化分解电压和离子电导率，使高电压高倍率锂金属电池在室温下稳定运行，适用于电动汽车。通过引入水分子，拓宽了IPE的电化学窗口，提高了电导率，为大规模能源储存提供了潜力。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

随着对高能量密度、快速充电电池的需求增长，传统液态电解质存在易燃和高压下的副反应问题，离子聚合物电解质(IPEs)因兼具安全性和界面适应性而受到关注。但实现多目标优化仍需探索高效方法。

关键观点2: 工作介绍

复旦大学高分子科学系与聚合物分子工程实验室的汪莹课题组，利用贝叶斯优化技术，探索了IPEs在高压和快速充电电池中的应用。通过创新的贝叶斯优化技术，仅探索2.8%的化学空间，筛选出具有潜力的IPEs。

关键观点3: 研究方法

研究采用了多目标贝叶斯优化方法，通过结合核函数高斯过程与多种采集函数，在探索化学空间后，快速锁定了最优的TFSI基IPEs配方。

关键观点4: 实验结果

筛选出的IPEs在高压和快速充电条件下表现出优异性能，验证了MOBO的有效性和灵活性。引入水分子后的IPE(TFSI)实现了宽的电化学窗口和高电导率。结合实验和计算模拟，揭示了水分子在溶剂化结构中的重要性。

关键观点5: 结论

研究通过贝叶斯优化实现了IPEs的多目标优化，筛选出的IPEs在高压快充锂金属电池中表现出优异性能。引入水分子后的IPEs为大规模能源储存提供了潜力。此研究展示了IPE在高电压快速充电和多功能锂电池中的潜力。

文章预览

【研究背景】 随着便携设备、电动汽车和大规模电网对高能量密度、快速充电电池的需求增长，传统液态电解质因易燃性和高压下的副反应（如界面副反应、气体析出、过渡金属溶解等）受到限制。离子聚合物电解质（IPEs）兼具安全性和界面适应性，但其实现多目标优化（如离子电导率、电化学窗口、循环稳定性）需要在高维化学空间中探索，传统试错法效率低、成本高。本文引入基于内核的贝叶斯优化方法，以多目标优化为核心，仅探索2.8%的化学空间即可在三次迭代中鉴别出最具前景的IPEs，实现对重要性能的综合考量。此研究展示了高效处理多目标优化的创新方法，为锂电池材料的开发与优化提供了关键见解。 【工作介绍】 近日， 复旦大学高分子科学系与聚合物分子工程实验室的 汪莹课题组 分析了当前离子聚合物电解质在高压和快速充电 ………………………………