基于聚合物的准固态电解质(QSE)由于其保证包括锂金属电池(LMB)在内的可充电电池的高安全性而引起了极大的关注。然而,它面临着电解质和QSE与锂负极之间的固体电解质界面(SEI)层离子电导率低的问题。
在此,河南大学赵勇教授首次证明了锂离子(Li+)的有序快速传输可以在QSE中实现。
文章要点
1)由于Li+在聚合物网络叔胺(-NR3)基团上的配位强度高于在酯溶剂羰基(-C=O)基团上的配位强度,Li+可以有序快速地扩散到聚合物的-NR3上,显着增加离子QSE的电导率达到3.69mScm-1。此外,聚合物的-NR3可以在SEI中诱导原位均匀生成Li3N和LiNxOy。
2)因此,具有这种QSE的Li//NCM811电池(50 μm Li箔)在~1.5 mA cm-2下表现出220个循环的出色稳定性,是传统QSE的5倍。具有LiFePO4的LMB可以稳定运行约8300小时。
这项工作展示了提高QSE离子电导率的一个有吸引力的概念,也为开发具有高循环稳定性和安全性的先进LMB提供了重要的一步。
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Qi Zhang, et al, Ordered and Fast Ion Transport of Quasi-solid-state Electrolyte with Regulated Coordination Strength for Lithium Metal Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202302559
DOI: 10.1002/anie.202302559
https://doi.org/10.1002/anie.202302559