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中科院張鎖江院士/張海濤EnSM：原位形成具有互連快速Li+導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的固態(tài)聚合物電解質(zhì)

固態(tài)聚合物電解質(zhì)（SPEs）與高壓正極的良好兼容性和在電路板溫度范圍內(nèi)的可靠運(yùn)行是固態(tài)鋰金屬電池（SLMBs）的實際應(yīng)用的迫切需求。

中科院過程所張鎖江院士、張海濤等人通過在聚丙烯腈(PAN)基體中原位水解四乙氧基硅烷（TEOS），構(gòu)建了一個包含互連快速Li⁺導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的SPE，以增強(qiáng)SLMBs的熱穩(wěn)定性。

圖1 材料合成及表征

原位形成的互連無機(jī)網(wǎng)絡(luò)不僅作為整個SPE的強(qiáng)大骨架，而且還提供了足夠的具有路易斯酸性位點的連續(xù)表面，這將促進(jìn)鋰鹽的解離。

因此，制備的SPE表現(xiàn)出良好的離子電導(dǎo)率（0.35 mS cm^-1）、具有吸引力的楊氏模量（8.627 Gpa）和高鋰離子轉(zhuǎn)移數(shù)（0.52）。此外，固態(tài)核磁共振(S-NMR)和X射線光電子能譜(XPS)技術(shù)揭示了Li⁺和PAN以及形成的SiO₂之間的相互作用。

圖2 SPE的電化學(xué)性能

結(jié)果，基于原位形成的SPE，Li/LiFePO_4?SLMB在20至80°C 范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性；Li/LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂?SLMB在4.3 V下 200次循環(huán)后顯示出173.1 mAh g^-1的穩(wěn)定放電容量，容量保持率為93.8%。

此外，Li/LiFePO₄軟包電池還提供穩(wěn)定的循環(huán)性能和卓越的安全性實際應(yīng)用。該工作提供了一種剛?cè)狁詈蟿討B(tài)策略用于制備SPE，以實現(xiàn)寬溫度適用性和高能量密度SLMBs。

圖3 固態(tài)Li/LFP和Li/NCM622電池的電化學(xué)性能

Solid polymer electrolyte with in-situ generated fast Li+ conducting network enable high voltage and dendrite-free lithium metal battery. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.10.009

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/15/c7f1a048c4/

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