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?吉大徐吉靜Angew.:具有高室溫離子導電性的固有微孔固態(tài)離子導體聚合物

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具有高離子電導率和卓越穩(wěn)定性的固態(tài)電解質(zhì)(SSE)被認為是固態(tài)鋰電池安全運行的關鍵技術。然而,目前的固態(tài)電解質(zhì)無法滿足實用固態(tài)鋰電池的要求。
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圖1 PIMs-SSE的設計
吉林大學徐吉靜等為高能鋰電池開發(fā)了一種基于具有亞納米離子傳輸通路的固有微孔聚合物 (PIMs)的固態(tài)鋰離子導體。在基于PIMs的固態(tài)鋰離子導體中,可電離基團可產(chǎn)生相互連接的離子通道,從而提高離子傳導性。因此,鋰離子交換后的PIMs(PIM-1-Li和AO-PIM-1-Li)離子導體在室溫下分別具有5.13×10-4和1.06×10-3?S cm-1的高離子電導率。此外,所獲得的PIMs基固態(tài)電解質(zhì)具有0-4.5 V的寬電化學穩(wěn)定性窗口和高熱穩(wěn)定性,同時還具有低成本、可加工性和機械穩(wěn)定性。
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圖2 基于PIMs的SSE中的Li+導電性和傳輸機制
基于PIMs基固態(tài)電解質(zhì)的這些協(xié)同改進特性,鋰金屬軟包電池(LiFePO4|AO-PIM-1-Li|Li)顯示出長循環(huán)壽命(超過100次循環(huán))、高安全性以及對彎曲、扭曲、切割和釘刺試驗的高耐受性。此外,基于合理設計的固態(tài)空氣負極,固態(tài)Li-O2電池也實現(xiàn)了類似的改進(比容量高達11307 mAh g-1,倍率性能優(yōu)越,循環(huán)壽命長達247次),其比容量和循環(huán)壽命遠遠高于其他最先進的固態(tài)Li-O2電池。
圖3 鋰金屬軟包電池性能
Polymers of intrinsic microporosity solid ion conductors for solid-state lithium batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202308837

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