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王春生Chem：原位形成聚合物-無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)界面實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定聚合物固態(tài)鋰金屬電池

用于固態(tài)鋰金屬電池(SSLB)的復(fù)合聚合物電解質(zhì)(CPE)仍然存在界面電阻逐漸增加和鋰枝晶生長(zhǎng)不受限制的問(wèn)題。

美國(guó)馬里蘭大學(xué)王春生等人通過(guò)在CPE膜上引入氟化鹽富集的夾層來(lái)設(shè)計(jì)富含LiF的無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)界面(SEI)，從而解決了上述挑戰(zhàn)。

剛?cè)岵?jì)的CPE有助于適應(yīng)電極的體積變化，而聚合物高濃度電解質(zhì)(PHCE)表面層通過(guò)陰離子還原形成穩(wěn)定的富含LiF的SEI，從而調(diào)節(jié)鋰離子通量。設(shè)計(jì)的 CPE-PHCE具有增強(qiáng)的離子電導(dǎo)率和>5.0 V（相對(duì)于Li/Li⁺）的高氧化穩(wěn)定性。

此外，CPE-PHCE顯著降低了界面電阻并實(shí)現(xiàn)了4.5 mA cm^-2的高臨界電流密度。由薄CPE-PHCE膜（<100 μm）和無(wú)鈷LiNiO₂正極制成的SSLB，具有出色的電化學(xué)性能和長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性。這種SEI設(shè)計(jì)方法也可以應(yīng)用于其他類型的電池。

圖1 CPE和CPE-PHCE電解質(zhì)的物理特性

圖2 無(wú)鈷LiNiO₂固態(tài)電池性能

In situ formation of polymer-inorganic solid-electrolyte interphase for stable polymeric solid-state lithium-metal batteries. Chem 2021. DOI: 10.1016/j.chempr.2021.06.019

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