剪切增稠電解質(zhì)（STE）的開發(fā)被證明是尋求抗沖擊鋰離子電池（LIBs）的關(guān)鍵。然而，由于需要高填充物含量，電解質(zhì)的粘度高、穩(wěn)定性差，至今仍阻礙著它的進(jìn)展。

圖1 分散體的流變特性

澳大利亞臥龍崗大學(xué)Gordon Wallace、Jie Ding、Caiyun Wang等通過在常用的電解質(zhì)（LiTFSI-碳酸亞乙酯（EC）/碳酸二甲酯（DMC））中引入少量與二氧化硅相互作用的聚環(huán)氧乙烷（PEO）作為填料，開發(fā)了一種新的聚合物橋接STE。研究顯示，這種聚合物橋接STE具有低粘度、高離子傳導(dǎo)性、出色的長期穩(wěn)定性和高耐沖擊性等強(qiáng)大的綜合性能。

具體而言，二氧化硅顆粒與聚合物鏈之間的相互作用促進(jìn)了水團(tuán)的形成，從而產(chǎn)生剪切增稠效果。PEO與二氧化硅顆粒之間的橋接不僅能防止沉淀和聚集，還能通過氫鍵相互作用提高離子傳導(dǎo)性和流動(dòng)性。

圖2 LFP/Li半電池、石墨/Li半電池和LFP/石墨全電池的電化學(xué)性能

結(jié)果，聚合物橋接STE的剪切增稠行為可以在低至2.2wt%的超低填料含量下實(shí)現(xiàn)。此外，這種低粘度電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率高達(dá)≈5.1 mS cm^-1，長期穩(wěn)定性極佳，可維持30天以上。組裝后的鋰離子電池的電化學(xué)性能與使用液態(tài)電解液的電池相當(dāng)或更高，但具有較高的抗沖擊性。總體而言，這項(xiàng)研究為設(shè)計(jì)STE提供了一種簡單的方法，也為安全的鋰離子電池提供了一種新的解決方案。

圖3 不同電解質(zhì)對(duì)軟包鋰離子電池沖擊響應(yīng)的影響

Polyethylene Oxide (PEO) Provides Bridges to Silica Nanoparticles to Form a Shear Thickening Electrolyte for High Performance Impact Resistant Lithium-ion Batteries. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202302844