天大何春年等EnSM：非晶三维碳诱导的自修复聚合物电解质

基于聚环氧乙烷（PEO）的固态电解质（SSE）因其与电极的出色粘附性和良好的加工性而极具吸引力。然而，由于其柔软性，锂枝晶很容易穿透PEO，从而导致电池性能下降和安全问题。

图1 自修复性能测试

天津大学何春年、新加坡国立大学Andrew Barnabas Wong等通过加入2 wt%的无定形三维碳(3DC)制备了一种新型自愈合PEO基SSE。由于3DC具有三维结构，因此它能提供大量孔隙，使PEO链在机械上形成钩环连接。此外，由于3DC的表面积较大，3DC与 PEO链之间的范德华力相互作用也会增强。

因此，3DC和PEO链之间的机械和化学作用使3DC与PEO基质具有极佳的亲和力。结果，添加了2 wt% 3DC的PEO基 SSE（PEO-2wt% 3DC）具有更高的离子导电性、导热性和机械强度。

图2 对此电池性能

此外，3DC与PEO基体之间流动性的改善和强大的粘附力有助于SSE的自修复能力，从而可修复电池循环过程中形成的SSE裂缝。因此，所设计的SSE具有出色的电化学稳定性，在锂对称电池（0.1 mA cm^-2、0.1 mAh cm^-2）中实现了5000 小时的稳定循环，在1 C下的 LFP//Li全电池（0.31 mA cm^-2）中实现了850次长期稳定循环。

图3 LFP//Li全电池性能

Self-healing polymer-based electrolyte induced by amorphous three-dimensional carbon for high-performance solid-state Li metal batteries. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102893

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