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?西交AEM：自組裝芳綸納米纖維氣凝膠復(fù)合固態(tài)聚合物電解質(zhì)

全固態(tài)鋰金屬電池（ASSLMBs）在開(kāi)發(fā)下一代高安全、高能量密度鋰電池方面前景廣闊，但仍面臨鋰枝晶生長(zhǎng)和厚度的挑戰(zhàn)。

圖1.?PAL電解質(zhì)設(shè)計(jì)

西安交通大學(xué)高國(guó)新、丁書(shū)江、胡小飛等開(kāi)發(fā)了由低密度自支撐芳綸納米纖維（ANF）氣凝膠骨架支撐的超薄聚環(huán)氧乙烷（PEO）基復(fù)合固態(tài)聚合物電解質(zhì)（PAL）。具體而言，這項(xiàng)工作通過(guò)一種新型CO₂輔助誘導(dǎo)自組裝方法，獲得了具有精心設(shè)計(jì)雙交聯(lián)度雙層結(jié)構(gòu)的ANF氣凝膠。

得益于ANFs和PEO之間的分子間相互作用，PAL實(shí)現(xiàn)了具有優(yōu)異熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度的超薄厚度（20μm）。同時(shí)，由于功能化的ANF對(duì)離子通路的調(diào)節(jié)，PAL在沒(méi)有枝晶的情況下實(shí)現(xiàn)了均勻的鋰沉積，從而為對(duì)稱電池帶來(lái)了穩(wěn)定的長(zhǎng)循環(huán)（1400小時(shí)）。

圖2.?PAL電解質(zhì)的電化學(xué)性能

因此，Li|PAL|LiFePO₄（LFP）電池具有優(yōu)異的長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性（1C，>700次循環(huán)，庫(kù)侖效率>99.8%）和快速充電/放電性能（倍率性能達(dá)10C）。

此外，從更實(shí)用的角度講，由于能夠匹配高負(fù)載（8 mg cm^?2）陰極，Li|PAL|LFP電池還實(shí)現(xiàn)了180 Wh kg^?1的能量密度。并且，雙層Li|PAL|LFP軟包電池在循環(huán)和濫用測(cè)試中表現(xiàn)出優(yōu)異的柔性和安全性。

圖3.?全電池性能

CO2-Assisted Induced Self-Assembled Aramid Nanofiber Aerogel Composite Solid Polymer Electrolyte for All-Solid-State Lithium-Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2024. DOI: 10.1002/aenm.202303527

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