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鄧永紅/常建EnSM: 用于柔性全固態(tài)鋰電池的超薄交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)聚合物電解質(zhì)的集成設(shè)計(jì)

全固態(tài)鋰電池（ASSLBs）因其高能量密度和可靠的安全性而成為柔性和可穿戴電子產(chǎn)品的有前途的電源。然而，目前用于柔性ASSLB的固態(tài)聚合物電解質(zhì)（SPE）仍面臨著幾個(gè)尚未解決的挑戰(zhàn)，包括室溫下的低離子電導(dǎo)率、大的界面電阻和潛在的枝晶誘導(dǎo)的安全問題等。

在此，南方科技大學(xué)鄧永紅研究員、常建副研究員等人報(bào)道了一種超薄交聯(lián)SPE的新穎設(shè)計(jì)，該電解質(zhì)在室溫（RT）下具有高離子電導(dǎo)率、高機(jī)械強(qiáng)度和用于柔性ASSLB的快速界面電荷傳輸。具體而言，該SPE是通過1, 3-二氧戊環(huán)（DOL）和三羥甲基丙烷三縮水甘油醚（TTE）在含硝酸鋰的中孔聚合物（LP）基底中一步原位交聯(lián)聚合合成的。

研究表明，三維交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)使復(fù)合SPE具有3.0×10^-4 S cm^-1的高RT離子電導(dǎo)率、更好的氧化穩(wěn)定性和增強(qiáng)的機(jī)械柔韌性。此外，LP基底可以促進(jìn)固相外延兩側(cè)Li₃N/LiF雜化界面層的形成，從而實(shí)現(xiàn)均勻的離子傳輸和鋰沉積。

圖1. 復(fù)合SPE的電化學(xué)性能

因此，得到的Li/SPE/Li對(duì)稱電池以50 mV的極小過電位實(shí)現(xiàn)了2000小時(shí)的可逆穩(wěn)定循環(huán)。與液體和凝膠聚合物電解質(zhì)相比，組裝的ASSLB 在2000次彎曲循環(huán)（彎曲半徑為5 mm）期間表現(xiàn)出高容量保持率（>90%）、小電壓波動(dòng)（<50 mV）和高安全性。

超薄交聯(lián)SPE有望用于柔性ASSLB的環(huán)境條件運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)際的可穿戴應(yīng)用，并且該設(shè)計(jì)原理也適用于其他金屬電池，如鈉金屬電池和鋅金屬電池等。總之，這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)具有高離子電導(dǎo)率、優(yōu)異的界面相容性和高機(jī)械穩(wěn)定性的高柔性ASSLB的超薄固態(tài)電解質(zhì)提供了一條有前景的途徑。

圖2. 柔性ASSLB的機(jī)械穩(wěn)定性和電化學(xué)性能

Integrated Design of Ultrathin Crosslinked Network Polymer Electrolytes for Flexible and Stable All-Solid-State Lithium Batteries, Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.02.035

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