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聚合物電解質與LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ (NCM811) 正極和鋰 (Li) 金屬負極之間嚴重的界面副反應成為限制固態NCM811/Li電池超穩定循環性能的巨大挑戰。

在此，清華大學深圳國際研究生院康飛宇、賀艷兵及中科院大連化物所鐘貴明等人報道發現了一種典型的Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO4)₃ (LATP) 陶瓷電解質，具有高離子電導率和優異的化學穩定性，通過強相互作用在N, N-二甲基甲酰胺（DMF）分子上表現出相當高的吸附能，可以牢固地固定住DMF溶劑，大大增強了PVDF-LATP陶瓷納米線（LNs）復合電解質（PVLN）的電化學穩定性。DMF包覆的LNS與PVDF聚合物基體形成了多個協同的陶瓷-液體鋰離子傳輸通道，極大地提高了鋰離子的傳輸效率。

圖1. 基于PVDF和PVLN的電池的物理化學和電化學特性

含15 wt% LNS的復合電解質（PVLN-15）具有極高的室溫離子電導率（6×10^-4S cm^-1）、高鋰遷移數（0.58）和低的活化能（0.213 eV），實現了離子通量的均勻和Li在Li金屬負極上的均勻沉積。

PVLN-15電解質與NCM811正極和Li金屬負極的界面副反應都得到了很大程度的抑制。所設計的固態NCM811/PVLN-15/Li電池可以在2 C下穩定循環1500次，并在-20到60 oC范圍內表現出優異的性能。

圖2. 錨定溶劑和離子傳輸途徑的表征

Stable interface chemistry and multiple ion transport of composite electrolyte contribute to ultra-long cycling solid-state LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂/lithium metal batteries, Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202110917

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康飛宇/賀艷兵/鐘貴明Angew: 固態NCM811電池，2C下1500圈！

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