聚合物电解液具有防泄漏、良好的柔韧性和与金属锂的高度兼容性等优点,使金属锂电池(LMB)能够高度安全地运行。然而,目前的聚合物电解质大多不能满足LMBs实际应用的要求。
为了解决这一问题,中国科学院青岛生物能源与生物过程技术研究所崔光磊研究员,崔子立副研究员,许高洁采用热诱导原位聚合技术制备了一种新型界面相容、安全的单离子导电三维聚合物电解质(3D-SIPE-LiFPA)。
文章要点
1)结果表明,具有独特多阴离子结构的3D-SIPE-LiFPA促进了保护电极/电解液界面的形成,抑制了过渡金属(TMS)的溶解-迁移-沉积。
2)3D-SIPE-LiFPA使LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811,3.7 mAh cm-2)/Li(50 μm) LMB在纽扣电池水平(236次循环后循环寿命为80.8%)和软包电池水平(437 Wh kg-1,60次循环后95.4%,注入电解液2 g Ah-1)下均具有较长的循环寿命。
3)更重要的是,使用3D-SIPE-LiFPA的软包NCM811/Li LMBs可显著提高散热起始温度(Tonset)和热失控温度(Ttr),分别提高34 °C和72 °C。
聚合锂盐作为聚合物电解液的策略开辟了一个新的前沿,可以同时提高LMBs的循环寿命和安全性。
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Shenghang Zhang, et al, In-Situ Polymerized Lithium Salt as Polymer Electrolyte Enabling High Safety Lithium Metal Batteries, Energy Environ. Sci., 2023
DOI: 10.1039/D3EE00558E
https://doi.org/10.1039/D3EE00558E