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?哈工大王殿龍/王博EnSM：用于鋰金屬電池的高性能插層復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)

復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)（CSEs）結(jié)合了無(wú)機(jī)和有機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，與電極的界面良好，有望成為最有前景的固態(tài)電解質(zhì)。然而，低室溫離子導(dǎo)電性限制了CSEs在鋰金屬電池中的應(yīng)用。

圖1.?材料設(shè)計(jì)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)王殿龍、王博等設(shè)計(jì)了一種基于聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）的插層CSE。其中，高嶺土（2SiO₂-Al₂O₃-2H₂O）被用作氧化阻燃劑，使材料具有不燃性；極性分子二甲基亞砜（DMSO）作為預(yù)插層處理劑插入高嶺土層之間，在PVDF-HFP基SPE 中充當(dāng)有機(jī)添加劑。CSE的插層結(jié)構(gòu)提供了快速的Li⁺傳輸通道，因此在室溫下具有較高的離子電導(dǎo)率（8.58×10^-4 S cm^-1）和較大的Li⁺傳輸數(shù)。

圖2.?半電池性能

受益于上述優(yōu)勢(shì)，采用制備的CSE的鋰||鋰對(duì)稱(chēng)電池在0.2 mA cm^-2的電流密度和0.2 mAh cm^-2的容量條件下具有超過(guò)1400小時(shí)的出色循環(huán)穩(wěn)定性。此外，組裝后的Li||LiFePO₄電池在0.5 C下初始容量高達(dá)140.5 mAh g-1，循環(huán)800次后，容量保持率為81.2%?？傮w而言，這項(xiàng)研究為開(kāi)發(fā)高安全性鋰金屬電池開(kāi)辟了一條新途徑。

圖3.?全電池性能

High-performance intercalated composite solid electrolytes for lithium metal battery. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103109

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