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EnSM:用于锂金属电池的高性能插层复合固态电解质

2024-01-08科学

复合固态电解质(CSEs)结合了无机和有机固态电解质的优点,与电极的界面良好,有望成为最有前景的固态电解质。然而,低室温离子导电性限制了CSEs在锂金属电池中的应用。

图1 . 材料设计

哈尔滨工业大学王殿龙、王博 等设计了一种基于聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)的插层CSE。其中,高岭土(2SiO2-Al2O3-2pO)被用作氧化阻燃剂,使材料具有不燃性;极性分子二甲基亚砜(DMSO)作为预插层处理剂插入高岭土层之间,在PVDF-HFP基SPE 中充当有机添加剂。CSE的插层结构提供了快速的Li+传输通道,因此在室温下具有较高的离子电导率(8.58×10-4 S cm-1)和较大的Li+传输数。

图2 . 半电池性能

受益于上述优势,采用制备的CSE的锂||锂对称电池在0.2 mA cm-2的电流密度和0.2 mAh cm-2的容量条件下具有超过1400小时的出色循环稳定性。此外,组装后的Li||LiFePO4电池在0.5 C下初始容量高达140.5 mAh g-1,循环800次后,容量保持率为81.2%。总体而言,这项研究为开发高安全性锂金属电池开辟了一条新途径。

图3 . 全电池性能

High-performance intercalated composite solid electrolytes for lithium metal battery. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103109