金属所李峰/孙振华EES：-10℃-100℃环境下，50C高倍率固态锂电！

快速的离子传导和稳定的界面是开发新型电解液的重要因素。然而，许多非常规的电解液溶剂虽然是快速离子载体，但由于溶剂氧化和还原的电压较窄，所以仍然具有挑战性。

中科院金属所李峰、孙振华等报告了一种通用的固化局部高浓度电解质（S-LHCE）策略，通过离子配对和离子传导的解耦，实现了不稳定溶剂（二甲基亚砜，DMSO）在高压金属锂电池中的应用。

图1. S-LHCE的设计和制备示意图

DMSO具有高介电常数（Ɛr ~ 47.2）和高闪点（95℃），这对溶解锂盐和更安全的电池是有利的。在过去的几年里，DMSO在低温水基碱性离子电池和Li-O₂电池中被广泛研究。然而，游离的DMSO溶剂分子对锂金属不稳定，DMSO与金属锂的反应会导致持续分解，这限制了它在锂金属电池中的应用。因此，作者提出了一种S-LHCE策略，即通过将电解质与非溶解性固体框架解耦，进一步改善与锂负极和高压正极的界面兼容性。

图2. LFP|S-LHCE|Li电池在宽温下的性能

研究显示，S-LHCE策略在超高盐浓度下表现出更高的Li⁺转移数（0.72）和增强的离子传导性（20℃时为0.27 mS cm^-1）。受益于改进的界面兼容性、增强的离子传导性、高的锂转移数和均匀的沉积锂形态，采用S-LHCE的对称锂电池显示出较低的过电位，并呈现出4100小时无短路的稳定循环。

此外，S-LHCE策略使固态金属锂电池在-10至100℃的宽温度范围内具有优异的电化学性能，并且在评估的温度下以30C 和50C的倍率循环时，其容量保持率分别为83.3%和60.1%。这项工作的结果为潜在但非常规的活性成分在高性能电解质中的应用提供了新的见解。

图3. S-LHCE中Lⁱ⁺传输机制的模型

The decoupling of ion-pairing and ion-conduction in ultrahigh-concentration electrolytes enables wide-temperature solid-state batteries. Energy & Environmental Science 2022. DOI: 10.1039/d2ee01053d

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