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了解聚合物電解質(zhì)中的鋰離子傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)和傳輸動(dòng)力學(xué)對(duì)于開(kāi)發(fā)可靠的全固態(tài)電池至關(guān)重要。

基于此，廈門(mén)大學(xué)陳嘉嘉教授&中科院福建物構(gòu)所方偉慧研究員在國(guó)際頂級(jí)期刊Nature Communications發(fā)表題為《Revealing and reconstructing the 3D Li-ion transportation network for superionic poly(ethylene) oxide conductor》的研究論文。

圖1：聚合物電解質(zhì)中鋰離子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的表征

在此項(xiàng)研究中，采用先進(jìn)的納米X射線(xiàn)計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)結(jié)合拉曼光譜和固態(tài)核磁共振，多尺度定性和定量揭示聚環(huán)氧乙烷（PEO）基電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)(從原子、納米到宏觀(guān)水平)。

通過(guò)清晰映射聚合物鏈段的微觀(guān)結(jié)構(gòu)異質(zhì)性，鋁氧分子簇（AlOC）可通過(guò)強(qiáng)超分子相互作用重建具有高可用鋰離子（76.7％）和連續(xù)無(wú)定形域的高效導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。

圖2：聚合物電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性

這種超離子PEO導(dǎo)體(PEO-LiTFSI-AlOC)在整個(gè)溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出類(lèi)似熔融的鋰離子傳導(dǎo)行為，并在35°C時(shí)的離子電導(dǎo)率為1.87×10^-4?S cm^-1。

這進(jìn)一步賦予了Li在50 μA cm^?2和50 μAh cm^?2下超過(guò)2000小時(shí)的電化學(xué)沉積/剝離穩(wěn)定性。

圖3：Li|PEO-LiTFSI-AlOC|Li對(duì)稱(chēng)電池的Li沉積/剝離性能

其構(gòu)建的 Li|PEO-LiTFSI-AlOC|LiFePO₄ 全電池在 250 μA cm^?2 下表現(xiàn)出高倍率性能，并在200個(gè)循環(huán)后的容量保持率超過(guò)90%，甚至使16.8 mg cm^-2的高負(fù)載LiFePO₄正極在50°?下的比容量為150 mAh g^-1。

文獻(xiàn)信息：Fang, CD., Huang, Y., Sun, YF. et al. Revealing and reconstructing the 3D Li-ion transportation network for superionic poly(ethylene) oxide conductor. Nat Commun 15, 6781 (2024).

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/08/12/267739e9f0/

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