尹龙卫AM：SiO2增强的复合电解质助力Li/Li电池3000h稳定循环！

迫切需要开发具有优异离子电导率和高机械强度的准固态电解质，以提高锂金属电池（LMB）的安全性和循环稳定性。

山东大学尹龙卫等通过将纳米结构二氧化硅-聚合物复合材料浸泡在液态电解液中，合理地设计了一种具有增强Li⁺界面转移动力学的新型类固态电解质。

图1 材料制备及表征

具体而言，这项工作成功地设计和制备了一种准固态电解质，它具有二氧化硅刚性骨架和高离子导电性PVDF-hfp基凝胶聚合物电解质界面。高含量的二氧化硅不仅具有良好的硬度和弹性模量的机械刚度，而且在电解质内部产生丰富的界面，有利于Li⁺的快速传输，使离子电导率达到2.5×10^-3 S cm^-1。此外，凝胶聚合物电解质界面中的紧密离子配位有利于在锂金属负极上形成阴离子衍生的富含Li₂S 的SEI。

图2 锂沉积形貌及模拟

此外，至关重要的是，锂电沉积的有限元模拟阐明了对均化Li⁺通量和电场梯度的积极影响，这可以有效促进无枝晶的锂沉积。得益于上述优势，基于制备准固态电解质的对称锂/锂电池在0.2 mA cm^-2条件下在3000小时内实现了显著的循环稳定性。Li-LiFePO₄全电池在0.2C下循环400次后容量保持率达到98%。作者相信，所提出的电解质设计方法对开发高能锂金属电池具有重要贡献，并可应用于其他金属基可充电电池系统。

图3 全电池性能

A Silica Reinforced Composite Electrolyte with Greatly Enhanced Interfacial Lithium-Ion Transfer Kinetics for High-Performance Lithium Metal Batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202205575

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