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蔡晨陽(yáng)/付宇A(yù)FM：集成正極-凝膠電解質(zhì)界面實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的鋰硫化聚丙烯腈電池

Li-SPAN電池是一種很有前途的儲(chǔ)能系統(tǒng)，可提供卓越的能量密度和高庫(kù)侖效率。然而，正極固有的緩慢動(dòng)力學(xué)和鋰負(fù)極的不穩(wěn)定性阻礙了它們的循環(huán)壽命。

在此，南京林業(yè)大學(xué)蔡晨陽(yáng)副教授、付宇教授等人提出了一種正極和電解質(zhì)集成界面的新穎設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)顯著提高循環(huán)穩(wěn)定性。該人工固體電解質(zhì)界面（ASEI）可同時(shí)穩(wěn)定鋰負(fù)極并提高界面相容性，從而實(shí)現(xiàn)一體化電池系統(tǒng)。使用定向模板實(shí)現(xiàn)垂直排列的正極結(jié)構(gòu)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效的鋰離子擴(kuò)散并增強(qiáng)電化學(xué)動(dòng)力學(xué)。制備的 Li-SPAN 電池，在 1000 次循環(huán)后表現(xiàn)出每次循環(huán) 0.037% 的低容量衰減率和卓越的倍率性能。

圖1. 作用機(jī)制示意圖

總之，該工作提出了一種針對(duì)SPAN正極和鋰金屬負(fù)極的雙表面工程策略，從而制備了具有優(yōu)異電化學(xué)性能的集成Li-SPAN電池。使用模板法構(gòu)建的SPAN正極的垂直排列結(jié)構(gòu)顯著改善了電極內(nèi)的鋰離子擴(kuò)散。此外，正極與PCA凝膠電解質(zhì)的集成增強(qiáng)了SPAN正極的循環(huán)穩(wěn)定性。最終的Li-SPAN電池表現(xiàn)出卓越的性能，保持了891.5 mAh g^-1的高容量。

經(jīng)過(guò)1000次循環(huán)后，每個(gè)周期的容量衰減率僅為0.037%。這些結(jié)果展示了Li-SPAN電池的實(shí)用潛力，并突出了集成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)壽命電池的重要性。總體而言，這項(xiàng)工作為高性能Li-SPAN電池的開(kāi)發(fā)提供了寶貴的見(jiàn)解，并強(qiáng)調(diào)了集成設(shè)計(jì)策略在推進(jìn)儲(chǔ)能系統(tǒng)領(lǐng)域的重要性。

圖2. 電池性能

Integrated Configuration Design Strategy Via Cathode-Gel Electrolyte With Forged Solid Electrolyte Interface Toward Advanced Lithium-Sulfurized Polyacrylonitrile Batteries Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202306484

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