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研究概述

在聚偏二氟乙烯（PVDF）基固態(tài)聚合物電解質(zhì)（SPE）中，低鹽解離和不穩(wěn)定的[Li(N,N-二甲基甲酰胺(DMF))_x]⁺溶劑結(jié)構(gòu)顯著限制了高通量離子傳輸和界面穩(wěn)定性。

基于此，2024年11月12日，香港城市大學(xué)支春義教授/呂海明研究助理教授在國(guó)際期刊Energy & Environmental Science發(fā)表題為《Salt Dissociation and Localized High-concentration Solvation by Interface of Fluorinated Gel and Polymer Solid Electrolyte》的研究論文。

在這里，研究人員設(shè)計(jì)了一種混合電解質(zhì)（HFGP-SE），由氟化凝膠固態(tài)電解質(zhì)（FG-SE）和聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)（PVHF）基固態(tài)聚合物電解質(zhì)（PVHF-SPE）組成。

研究發(fā)現(xiàn)，在HFGP-SE中，F(xiàn)G-SE和PVHF-SPE之間的界面有效促進(jìn)了鋰鹽解離，形成了局部高濃度（LHC）溶劑化結(jié)構(gòu)。

所制備的HFGP-SE具有較高的離子電導(dǎo)率（0.84 mS cm^-1）和顯著提高的鋰遷移數(shù)（t_Li⁺ = 0.87）。

同時(shí)，F(xiàn)G-SE和PVHF-SPE界面形成的受控LHC溶劑化結(jié)構(gòu)支持形成由陰離子衍生的富無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)界面（SEIs），從而在0.5 mA cm^-2的電流密度下實(shí)現(xiàn)了超過(guò)1200小時(shí)的穩(wěn)定鋰沉積和超穩(wěn)定沉積/剝離性能。

此外，HFGP-SE 還支持4.5 V級(jí)Li||NCM811全電池在實(shí)際條件下的穩(wěn)定循環(huán)，50 μm厚的鋰金屬負(fù)極和質(zhì)量負(fù)載為12 mg cm^-2的正極，實(shí)現(xiàn)了>2 mAh cm^-2的面積容量。

該研究提出了一種新策略，利用混合固態(tài)電解質(zhì)中存在的界面，顯著增強(qiáng)鋰金屬電池固態(tài)電解質(zhì)的鋰鹽解離、快速離子傳輸和界面穩(wěn)定性。

圖文解讀

圖1：鋰金屬沉積/剝離性能評(píng)價(jià)及鋰沉積形態(tài)和SEI層的表征。

圖2：HFGP-SE基固態(tài)鋰金屬電池的電化學(xué)性能。

圖3：HFGP-SE的氧化穩(wěn)定性及NCM811正極的界面化學(xué)性質(zhì)。

文獻(xiàn)信息

Salt Dissociation and Localized High-concentration Solvation by Interface of Fluorinated Gel and Polymer Solid Electrolyte,?Energy & Environmental Science,?2024.?

原創(chuàng)文章，作者：zhan1，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/2024/11/13/ddcc74d8be/

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