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楊槐/于美娜/胡威Carbon Energy：具有高離子電導率的聚合物分散離子液體電解質(zhì)

固態(tài)聚合物電解質(zhì)（SPEs）由于其出色的柔性、可擴展性和與電極的界面兼容性，已經(jīng)成為構(gòu)建固態(tài)鋰電池最有希望的候選材料之一。然而，SPE的低離子電導率和較差的循環(huán)穩(wěn)定性并不符合鋰電池實際應用的要求。

北京大學楊槐、北京科技大學于美娜、胡威等采用原位聚合誘導相分離（PIPS）方法制備了一種新型的基于聚合物分散離子液體的固態(tài)聚合物電解質(zhì)（PDIL-SPE）。

圖1. PDIL-SPE的制備示意

獲得的PDIL-SPE具有管狀聚合物網(wǎng)絡和離子液體相的新型三維（3D）共連續(xù)結(jié)構(gòu)。

基于三維共連續(xù)結(jié)構(gòu)提出了兩條Li⁺傳輸路線，其中連續(xù)的離子液體相作為快速Li⁺傳輸?shù)膶щ娐肪€，而具有豐富的-O-CH₂-CH₂-O-的管狀聚合物網(wǎng)絡允許額外的Li⁺傳輸，就像在PEO中一樣。

因此，所制備的PDIL-SPE具有出色的離子傳導性（25℃時為0.74mS cm^-1）和寬電化學窗口（高達4.86V）。

圖2. 半電池性能

此外，由于良好的柔性和與鋰金屬的界面兼容性，PDIL-SPE能夠在電流密度為0.5 mA cm^-2的Li/Li對稱電池中實現(xiàn)長期（超過1000小時）可逆和穩(wěn)定的鋰沉積/剝離。

Li/PDIL-SPE/LiFePO₄紐扣電池在0.1和1C倍率下分別表現(xiàn)出157.6和98.3 mAh g^-1的高放電容量，而且在1C的150次循環(huán)后容量保持在100.7 mAh g^-1，顯示出90.6%的高容量保持率。

總體而言，通過PIPS策略得到的PDIL-SPE復合材料在研究和開發(fā)下一代高性能固態(tài)鋰電池方面顯示出巨大潛力。

圖3. 全電池性能

Polymer dispersed ionic liquid electrolytes with high ionic conductivity for ultrastable solid-state lithium batteries. Carbon Energy 2023. DOI: 10.1002/cey2.316

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/09/875e85392e/

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