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北工大/阿貢Nano Energy：氫鍵增強的復合聚合物電解質助力高壓LiCoO2固態電池

聚合物電解質是開發先進固態鋰電池（SSLBs）的重要組成部分之一。然而，狹窄的電化學穩定性窗口限制了高壓正極的實際應用。

北京工業大學尉海軍、郭現偉、阿貢國家實驗室Khalil Amine等通過將SiO₂納米顆粒集成到聚（碳酸乙烯酯）聚合物電解質中報道了一系列具有寬電化學穩定性窗口和高離子電導率的復合固態電解質(CSE)。

圖1 CSE的制備和表征

研究顯示，這些CSE具有高達5.0 V vs. Li⁺/Li的寬電化學穩定性窗口和在25 °C時超過1.35×10^-3 S/cm的高離子電導率，理論計算和實驗結果證實，聚合物電解質增強的抗氧化能力主要歸因于復合電解質中各組分之間形成的氫鍵的局部分子間相互作用。

圖2 CSE的性能

結果，基于該CSE，具有LiCoO₂正極的SSLBs在高壓下表現出良好的循環穩定性，在4.5 V截止電壓下經過200次循環后容量保持率約為94%。這項工作不僅證明了分子間相互作用在CSE中的重要性，而且為實現高能SSLBs提供了一種有效的方法，以增強聚合物電解質和高壓正極之間的界面相容性。

圖3 高壓LiCoO₂的電化學性能

Hydrogen Bonds Enhanced Composite Polymer Electrolyte for High-Voltage Cathode of Solid-State Lithium Battery. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107105

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