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研究概述

在高壓鋰金屬電池中使用固態(tài)聚合物電解質（SPEs）是實現高能量密度和安全性的有前途的策略。

然而，SPEs面臨著不理想的機械強度、低離子電導率和與高壓界面不兼容等挑戰(zhàn)。

基于此，2024年10月24日，華中科技大學黃云輝教授/李真教授在國際期刊Advanced Materials發(fā)表題為《Multisite Crosslinked Poly(ether-urethane)-Based Polymer Electrolytes for High-Voltage Solid-State Lithium Metal Batteries》的研究論文。

在這里，研究人員制備了一種新型的交聯(lián)聚（醚-聚氨酯）基SPE，它具有分子交聯(lián)結構，可創(chuàng)建高通量的Li⁺傳輸通道。

其中引入了氨基修飾的鋯-卟啉基金屬有機框架（ZrMOF）作為多位點交聯(lián)節(jié)點和聚合物鏈延伸劑。

SPE中豐富的醚/酮氧和路易斯酸位點實現了高Li⁺電導率（在30°C時為5.7×10^-4 S cm^-1）和Li⁺遷移數（0.84）。

SPE的交聯(lián)結構具有很強的機械強度，因此在Li||Li對稱電池中創(chuàng)下了8000小時的循環(huán)壽命記錄。

ZrMOF的高結構穩(wěn)定性和具有高氧化電位（5.1V）的SPE中豐富的吸電子聚氨酯/脲基團，使LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂||Li電池在0.3C下循環(huán)500次后實現了182 mAh g^-1的放電容量。

值得注意的是，在高負載正極（約4mAh cm^-2）的1.5-Ah軟包電池中獲得了高達446Wh kg^-1的高能量密度，表明當前的SPE在固態(tài)高壓鋰金屬電池的實際應用中具有很大的前景。

圖文解讀

圖1：聚合物電解質的結構表征

圖2：SPEs與Li負極界面的電化學穩(wěn)定性

圖3：固態(tài)高壓鋰金屬電池的電化學性能

文獻信息

Multisite Crosslinked Poly(ether-urethane)-Based Polymer Electrolytes for High-Voltage Solid-State Lithium Metal Batteries,?Advanced Materials,?2024.?

原創(chuàng)文章，作者：zhan1，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/10/28/4115c767cd/

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