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華東理工Small：三明治結(jié)構(gòu)聚合物電解質(zhì)實現(xiàn)快速的鋰離子傳輸

將無機填料引入有機聚環(huán)氧乙烷（PEO）基電解質(zhì)中，以提高其離子導(dǎo)電性和機械強度已引起廣泛關(guān)注，但有限的無機-有機界面總是由孤立的顆粒團聚引起。

圖1. Li⁺傳輸途徑和ZnO對TFSI^–的錨定作用示意圖

華東理工大學(xué)龍東輝、張亞運、牛波等提出了多種三明治結(jié)構(gòu)的金屬氧化物/還原氧化石墨烯(rGO)/金屬氧化物納米復(fù)合材料，以優(yōu)化鋰金屬電池中非晶態(tài)有機-無機界面優(yōu)化鋰離子傳導(dǎo)。

在高比表面積的rGO的支持下，金屬氧化物顆粒的聚集被排除，形成具有逐層堆疊結(jié)構(gòu)的連續(xù)無定形有機-無機界面，從而形成垂直和橫向的3D互連鋰離子傳輸通道。

此外，具有羥基的金屬氧化物納米顆粒通過羥基與氟和金屬氧鍵之間的氫結(jié)合，對雙三氟甲磺?；啺逢庪x子具有高親和力，釋放更多的游離鋰離子。

圖2. 材料表征

因此，PEO-ZnO/rGO/ZnO電解質(zhì)在25℃時具有1.02×10^-4 S cm^-1的優(yōu)異離子傳導(dǎo)性，在60℃時具有0.38的鋰離子轉(zhuǎn)移數(shù)。

此外，ZnO/rGO/ZnO的插入促進了富含LiF的穩(wěn)定固體電解質(zhì)界面的形成，這使對稱鋰電池具有超過900小時的長期循環(huán)穩(wěn)定性。相應(yīng)的LiFePO₄正極在在0.5C下循環(huán)300次后擁有130 mAh g^-1的高可逆比容量，每循環(huán)的容量衰減為0.05%。

圖3. 鋰金屬全電池性能

Sandwich Structured Metal oxide/Reduced Graphene Oxide/Metal Oxide-Based Polymer Electrolyte Enables Continuous Inorganic–Organic Interphase for Fast Lithium-Ion Transportation. Small 2023. DOI: 10.1002/smll.202207536

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