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圖1. L-ILCE的制備和結構

能夠在寬溫度范圍內運行的電解液對可持續的先進能源系統至關重要。天津大學姜忠義、鄭州大學王景濤等通過將離子液體（ILs）限制在二維蛭石框架的有序層間納米通道內，探索了一種層狀離子液體復合電解質（L-ILCE）。

研究表明，在納米通道內，精細調整的微觀結構可以誘導ILs的重排和結晶，這使得L-ILCE兼具液態電解液和固態電解質的綜合優勢。

因此，L-ILCE表現出較高的離子傳導性（-40至100℃時為0.09-1.35×10^-3 S cm^-1），而聚合物和無機電解質在0℃以下通常會失去離子傳導能力。此外，L-ILCE還表現出高轉移數（0.89，與單離子導體相當）和寬電化學窗口（0-5.3V）。

圖2. L-ILCE通道中的鋰離子傳輸機制

受益于上述優勢，由L-ILCE組裝的LiFePO₄||Li和高壓LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂||Li電池在-20至60℃下表現出高度穩定的電化學性能。

此外，軟包電池（0.1Ah）在60和-20℃下經過50次循環后分別表現出93.8和45.0 mAh的高容量，對應于97%和98%的容量保持率，并具有良好的柔性和安全性。這項研究為在更寬的工作溫度下合理設計鋰基電池的先進離子導體提供了希望。

圖3. 采用L-ILCE的固態鋰金屬電池演示

Lamellar Ionic Liquid Composite Electrolyte for Wide-Temperature Solid-State Lithium-Metal Battery. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202300156

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姜忠義/王景濤AEM：層狀離子液體復合電解質助力-20至60℃寬溫固態鋰電

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