西交AEM：自组装芳纶纳米纤维气凝胶复合固态聚合物电解质

全固态锂金属电池（ASSLMBs）在开发下一代高安全、高能量密度锂电池方面前景广阔，但仍面临锂枝晶生长和厚度的挑战。

图1. PAL电解质设计

西安交通大学高国新、丁书江、胡小飞等开发了由低密度自支撑芳纶纳米纤维（ANF）气凝胶骨架支撑的超薄聚环氧乙烷（PEO）基复合固态聚合物电解质（PAL）。具体而言，这项工作通过一种新型CO₂辅助诱导自组装方法，获得了具有精心设计双交联度双层结构的ANF气凝胶。

得益于ANFs和PEO之间的分子间相互作用，PAL实现了具有优异热稳定性和机械强度的超薄厚度（20µm）。同时，由于功能化的ANF对离子通路的调节，PAL在没有枝晶的情况下实现了均匀的锂沉积，从而为对称电池带来了稳定的长循环（1400小时）。

图2. PAL电解质的电化学性能

因此，Li|PAL|LiFePO₄（LFP）电池具有优异的长期循环稳定性（1C，>700次循环，库仑效率>99.8%）和快速充电/放电性能（倍率性能达10C）。

此外，从更实用的角度讲，由于能够匹配高负载（8 mg cm⁻²）阴极，Li|PAL|LFP电池还实现了180 Wh kg⁻¹的能量密度。并且，双层Li|PAL|LFP软包电池在循环和滥用测试中表现出优异的柔性和安全性。

图3. 全电池性能

CO2-Assisted Induced Self-Assembled Aramid Nanofiber Aerogel Composite Solid Polymer Electrolyte for All-Solid-State Lithium-Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2024. DOI: 10.1002/aenm.202303527

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