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?上交尚文/鄧濤AFM：液態(tài)金屬-彈性體密封件用于可拉伸有機(jī)電解質(zhì)鋰離子電池

可穿戴電子產(chǎn)品的快速發(fā)展需要可拉伸電池。有機(jī)電解質(zhì)基鋰離子電池（LIBs）具有能量密度高、工作電壓范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，在電力市場(chǎng)上占有很大的份額。由于對(duì)水分和氧氣的高敏感性，當(dāng)它們直接暴露于空氣中時(shí)，很難獲得長(zhǎng)期可靠的基于可拉伸有機(jī)電解質(zhì)的LIBs。

在此，上海交通大學(xué)尚文，鄧濤等人得益于液態(tài)金屬（LM）卓越的氣體不滲透性和聚異丁烯（PIB）對(duì)反應(yīng)性酸性氣體分子相對(duì)良好的阻隔性能，LM-PIB密封被證明適用于基于有機(jī)電解質(zhì)的LIBs。在密封中，LM可以防止氧氣和水蒸氣的向內(nèi)滲透，PIB可以阻止基于有機(jī)電解質(zhì)的LIBs操作過程中副反應(yīng)產(chǎn)生的水解酸的向外滲透，這有助于防止水解酸和LM之間的有害相互作用。

圖1. 不同可拉伸有機(jī)電解質(zhì)基 LIB 的密封性能

總之，該工作利用LM優(yōu)異的氣密性和低楊氏模量以及PIB相對(duì)良好的酸性氣體阻隔性等優(yōu)點(diǎn)，展示了用于可拉伸有機(jī)電解質(zhì)基LIB的穩(wěn)定LM-PIB密封。該密封件實(shí)現(xiàn)了 2.7-4.1 V 的寬工作電壓區(qū)間和 120 mAh g^?1 的較高比容量。

本文采用LM-PIB密封，有機(jī)電解質(zhì)基鋰離子電池表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能，40次循環(huán)后容量仍保持在92.64%，并且在不同變形循環(huán)下也表現(xiàn)出穩(wěn)定的運(yùn)行。通過在氧化鎳/石墨體系中加入保護(hù)性添加劑，可以進(jìn)一步提高容量保持能力。因此，LM-PIB 密封件的性能為未來(lái)穩(wěn)定的可拉伸有機(jī)電解質(zhì)電池提供了有希望的方向。

圖2. 可拉伸有機(jī)電解質(zhì)鋰離子電池的應(yīng)用

Liquid Metal–Elastomer Seals for Stretchable Organic Electrolyte-Based Lithium-Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202309861

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