​Energy Storage Materials:仿生蚁巢固态聚合物电解质的合理设计

成果速览

​Energy Storage Materials:仿生蚁巢固态聚合物电解质的合理设计

固态聚合物电解质(SPEs)同时具有较高的离子导电性、稳健的机械性能和合理的锂金属相容性,是推动固态锂金属电池(SLMBs)商业化的重要因素。
中科院过程工程研究所张锁江院士、张海涛研究员通过在聚偏氟乙烯-六氟丙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))基体中四乙氧基硅烷的原位顺序非水解反应来制备新型仿生蚁巢SPE(BASE),以改善高压SLMB的可循环性。
​Energy Storage Materials:仿生蚁巢固态聚合物电解质的合理设计

研究亮点1

分布良好的仿生蚁巢结构形成相互连接的Li+导电通道,有望有效提高离子电导率并降低BASE的活化能。此外,仿生蚁巢基体和TFSI的路易斯酸碱相互作用可以促进LiTFSI的解离,并通过阴离子固定实现Li+通量的均匀分布。BASE不仅具有较高的离子电导率(20°C 时为 0.43 mS cm-1),而且在 271.17% 的压缩应变下具有出色的变形稳定性而不会开裂。

研究亮点2

结果表明,Li/LiFePO4和Li/LiMn0.75Fe0.25PO4(LMFP)SLMB在室温到80℃之间具有显著的循环稳定性。所制备的基于LMFP的SLMB表现出优异的循环性能,在室温和 4.2 V 下循环200次后,容量保持率为90.9%。此外,Li/LiFePO4软包电池表现出优异的循环性能(50次循环后容量保持率接近100%)和室温下的高柔性,可用于潜在的实际应用。

Rational design of biomimetic ant-nest solid polymer electrolyte for high-voltage Li-metal battery with robust mechanical and electrochemical performance. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.05.049.

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