华东理工Small：三明治结构聚合物电解质实现快速的锂离子传输

将无机填料引入有机聚环氧乙烷（PEO）基电解质中，以提高其离子导电性和机械强度已引起广泛关注，但有限的无机-有机界面总是由孤立的颗粒团聚引起。

图1. Li⁺传输途径和ZnO对TFSI^–的锚定作用示意图

华东理工大学龙东辉、张亚运、牛波等提出了多种三明治结构的金属氧化物/还原氧化石墨烯(rGO)/金属氧化物纳米复合材料，以优化锂金属电池中非晶态有机-无机界面优化锂离子传导。

在高比表面积的rGO的支持下，金属氧化物颗粒的聚集被排除，形成具有逐层堆叠结构的连续无定形有机-无机界面，从而形成垂直和横向的3D互连锂离子传输通道。

此外，具有羟基的金属氧化物纳米颗粒通过羟基与氟和金属氧键之间的氢结合，对双三氟甲磺酰基酰亚胺阴离子具有高亲和力，释放更多的游离锂离子。

图2. 材料表征

因此，PEO-ZnO/rGO/ZnO电解质在25℃时具有1.02×10^-4 S cm^-1的优异离子传导性，在60℃时具有0.38的锂离子转移数。

此外，ZnO/rGO/ZnO的插入促进了富含LiF的稳定固体电解质界面的形成，这使对称锂电池具有超过900小时的长期循环稳定性。相应的LiFePO₄正极在在0.5C下循环300次后拥有130 mAh g^-1的高可逆比容量，每循环的容量衰减为0.05%。

图3. 锂金属全电池性能

Sandwich Structured Metal oxide/Reduced Graphene Oxide/Metal Oxide-Based Polymer Electrolyte Enables Continuous Inorganic–Organic Interphase for Fast Lithium-Ion Transportation. Small 2023. DOI: 10.1002/smll.202207536

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