孟跃中/王拴紧AFM：全固态LiFePO4|Li电池-20℃下循环1200次！

由于迫切需要更高能量密度和更安全的电池，固态锂金属电池（SSLMBs）是非常理想的储能方式。然而，SSLMBs在低温下的稳定循环仍然是一个关键的挑战。

图1, 采用设计固态电解质的SSLMB示意图

中山大学孟跃中、王拴紧等提出了一种基于聚醚-b-酰胺（PEO-b-PA）的高粘弹性复合固态电解质，并通过无溶剂的一锅熔融处理来解决这一关键过程。

通过调整PEO-b-PA与双三氟甲磺酸亚胺锂的摩尔比（环氧乙烷：Li=6:1），并加入20wt.%的丁二腈，在均匀的聚合物电解质内实现快速的Li+传输通道，从而使其在超低温（-20至25℃）下应用。

图2. 固态电解质的电化学性质及半电池性能

该复合固态电解质利用动态氢键域和离子传导域，在-20℃时实现了低界面电荷转移电阻（<600Ω）和高离子传导率（25℃，3.7×10^-4 S cm^-1）。

因此，基于复合电解质的LiFePO₄|Li电池表现出了出色的电化学性能，在-20℃下循环1200次后容量保持率达到81.5%，在25℃下高负载（16.1 mg cm^-2）时放电比容量达到141.1 mAh g-1。此外，固态单晶NCM811|Li电池在针刺试验中实现了优异的安全性能，显示出实际应用的巨大前景。

图3. 全电池性能及循环后正极分析

Polyether-b-Amide Based Solid Electrolytes with Well-Adhered Interface and Fast Kinetics for Ultralow Temperature Solid-State Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202300683

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