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北工大/阿貢Nano Energy：氫鍵增強(qiáng)的復(fù)合聚合物電解質(zhì)助力高壓LiCoO2固態(tài)電池

聚合物電解質(zhì)是開發(fā)先進(jìn)固態(tài)鋰電池（SSLBs）的重要組成部分之一。然而，狹窄的電化學(xué)穩(wěn)定性窗口限制了高壓正極的實(shí)際應(yīng)用。

北京工業(yè)大學(xué)尉海軍、郭現(xiàn)偉、阿貢國家實(shí)驗(yàn)室Khalil Amine等通過將SiO₂納米顆粒集成到聚（碳酸乙烯酯）聚合物電解質(zhì)中報(bào)道了一系列具有寬電化學(xué)穩(wěn)定性窗口和高離子電導(dǎo)率的復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)(CSE)。

圖1 CSE的制備和表征

研究顯示，這些CSE具有高達(dá)5.0 V vs. Li⁺/Li的寬電化學(xué)穩(wěn)定性窗口和在25 °C時(shí)超過1.35×10^-3 S/cm的高離子電導(dǎo)率，理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，聚合物電解質(zhì)增強(qiáng)的抗氧化能力主要?dú)w因于復(fù)合電解質(zhì)中各組分之間形成的氫鍵的局部分子間相互作用。

圖2 CSE的性能

結(jié)果，基于該CSE，具有LiCoO₂正極的SSLBs在高壓下表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性，在4.5 V截止電壓下經(jīng)過200次循環(huán)后容量保持率約為94%。這項(xiàng)工作不僅證明了分子間相互作用在CSE中的重要性，而且為實(shí)現(xiàn)高能SSLBs提供了一種有效的方法，以增強(qiáng)聚合物電解質(zhì)和高壓正極之間的界面相容性。

圖3 高壓LiCoO₂的電化學(xué)性能

Hydrogen Bonds Enhanced Composite Polymer Electrolyte for High-Voltage Cathode of Solid-State Lithium Battery. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107105

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