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?尹龍衛(wèi)AM：SiO2增強(qiáng)的復(fù)合電解質(zhì)助力Li/Li電池3000h穩(wěn)定循環(huán)！

迫切需要開發(fā)具有優(yōu)異離子電導(dǎo)率和高機(jī)械強(qiáng)度的準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)，以提高鋰金屬電池（LMB）的安全性和循環(huán)穩(wěn)定性。

山東大學(xué)尹龍衛(wèi)等通過將納米結(jié)構(gòu)二氧化硅-聚合物復(fù)合材料浸泡在液態(tài)電解液中，合理地設(shè)計(jì)了一種具有增強(qiáng)Li⁺界面轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)的新型類固態(tài)電解質(zhì)。

圖1 材料制備及表征

具體而言，這項(xiàng)工作成功地設(shè)計(jì)和制備了一種準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)，它具有二氧化硅剛性骨架和高離子導(dǎo)電性PVDF-hfp基凝膠聚合物電解質(zhì)界面。高含量的二氧化硅不僅具有良好的硬度和彈性模量的機(jī)械剛度，而且在電解質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生豐富的界面，有利于Li⁺的快速傳輸，使離子電導(dǎo)率達(dá)到2.5×10^-3 S cm^-1。此外，凝膠聚合物電解質(zhì)界面中的緊密離子配位有利于在鋰金屬負(fù)極上形成陰離子衍生的富含Li₂S 的SEI。

圖2 鋰沉積形貌及模擬

此外，至關(guān)重要的是，鋰電沉積的有限元模擬闡明了對(duì)均化Li⁺通量和電場梯度的積極影響，這可以有效促進(jìn)無枝晶的鋰沉積。得益于上述優(yōu)勢(shì)，基于制備準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)的對(duì)稱鋰/鋰電池在0.2 mA cm^-2條件下在3000小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了顯著的循環(huán)穩(wěn)定性。Li-LiFePO₄全電池在0.2C下循環(huán)400次后容量保持率達(dá)到98%。作者相信，所提出的電解質(zhì)設(shè)計(jì)方法對(duì)開發(fā)高能鋰金屬電池具有重要貢獻(xiàn)，并可應(yīng)用于其他金屬基可充電電池系統(tǒng)。

圖3 全電池性能

A Silica Reinforced Composite Electrolyte with Greatly Enhanced Interfacial Lithium-Ion Transfer Kinetics for High-Performance Lithium Metal Batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202205575

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