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華科黃云輝/許恒輝AFM：氧化硼固體酸誘導的富無機SEI助力長循環固態鋰金屬電池

固態電解質與鋰金屬負極的組合被認為是下一代能源儲存技術。然而，固態電解質的離子傳輸速度緩慢以及與鋰金屬負極的不穩定性阻礙了其實際應用。

圖1.?材料設計及表征

華中科技大學黃云輝、許恒輝等在纖維素膜上引入了均勻分散的固體酸硼氧化物，然后摻入PVDF/LiDFOB/丁二腈（SN）聚合物電解質，獲得了一種混合固態電解質（纖維素/B₂O₃基電解質）。研究顯示，來自硼氧化物的過量電子可調節電解質的電化學動力學，促進DFOB-分解，從而在鋰/電解質界面形成富含Li₂CO₃/LiF的異質結構SEI層。

此外，硼氧化物（路易斯酸位點）和DFOB-陰離子（具有給電子特性）之間的分子間相互作用促進了Li⁺的擴散，使鋰離子轉移數從纖維素基電解質的0.34提高到纖維素/B₂O₃基電解質的0.75。

圖2.?對稱電池性能

因此，纖維素/B₂O₃基電解質與LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂（NCM622）配對后，在200次循環后的比容量為155 mAh g^-1，容量保持率為92%。此外，這種電解質與高負載量的NCM正極（10 mg cm^-2）在軟包電池中搭配使用，可在50次循環中穩定運行，容量保持率超過90%。

這項工作提供了一種通過調節SEI層成分來提高界面穩定性的有效策略，從而在沉積/剝離過程中實現穩定的鋰沉積行為。

圖3.?全電池性能

Inorganic-Rich Interphase Induced by Boric Oxide Solid Acid toward Long Cyclic Solid-State Lithium-Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202307677

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