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基于聚環氧乙烷（PEO）的固態電解質（SSE）因其與電極的出色粘附性和良好的加工性而極具吸引力。然而，由于其柔軟性，鋰枝晶很容易穿透PEO，從而導致電池性能下降和安全問題。

圖1 自修復性能測試

天津大學何春年、新加坡國立大學Andrew Barnabas Wong等通過加入2 wt%的無定形三維碳(3DC)制備了一種新型自愈合PEO基SSE。由于3DC具有三維結構，因此它能提供大量孔隙，使PEO鏈在機械上形成鉤環連接。此外，由于3DC的表面積較大，3DC與 PEO鏈之間的范德華力相互作用也會增強。

因此，3DC和PEO鏈之間的機械和化學作用使3DC與PEO基質具有極佳的親和力。結果，添加了2 wt% 3DC的PEO基 SSE（PEO-2wt% 3DC）具有更高的離子導電性、導熱性和機械強度。

圖2 對此電池性能

此外，3DC與PEO基體之間流動性的改善和強大的粘附力有助于SSE的自修復能力，從而可修復電池循環過程中形成的SSE裂縫。因此，所設計的SSE具有出色的電化學穩定性，在鋰對稱電池（0.1 mA cm^-2、0.1 mAh cm^-2）中實現了5000 小時的穩定循環，在1 C下的 LFP//Li全電池（0.31 mA cm^-2）中實現了850次長期穩定循環。

圖3 LFP//Li全電池性能

Self-healing polymer-based electrolyte induced by amorphous three-dimensional carbon for high-performance solid-state Li metal batteries. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102893

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?天大何春年等EnSM：非晶三維碳誘導的自修復聚合物電解質

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