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由于迫切需要更高能量密度和更安全的電池，固態鋰金屬電池（SSLMBs）是非常理想的儲能方式。然而，SSLMBs在低溫下的穩定循環仍然是一個關鍵的挑戰。

圖1, 采用設計固態電解質的SSLMB示意圖

中山大學孟躍中、王拴緊等提出了一種基于聚醚-b-酰胺（PEO-b-PA）的高粘彈性復合固態電解質，并通過無溶劑的一鍋熔融處理來解決這一關鍵過程。

通過調整PEO-b-PA與雙三氟甲磺酸亞胺鋰的摩爾比（環氧乙烷：Li=6:1），并加入20wt.%的丁二腈，在均勻的聚合物電解質內實現快速的Li+傳輸通道，從而使其在超低溫（-20至25℃）下應用。

圖2. 固態電解質的電化學性質及半電池性能

該復合固態電解質利用動態氫鍵域和離子傳導域，在-20℃時實現了低界面電荷轉移電阻（<600Ω）和高離子傳導率（25℃，3.7×10^-4 S cm^-1）。

因此，基于復合電解質的LiFePO₄|Li電池表現出了出色的電化學性能，在-20℃下循環1200次后容量保持率達到81.5%，在25℃下高負載（16.1 mg cm^-2）時放電比容量達到141.1 mAh g-1。此外，固態單晶NCM811|Li電池在針刺試驗中實現了優異的安全性能，顯示出實際應用的巨大前景。

圖3. 全電池性能及循環后正極分析

Polyether-b-Amide Based Solid Electrolytes with Well-Adhered Interface and Fast Kinetics for Ultralow Temperature Solid-State Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202300683

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孟躍中/王拴緊AFM：全固態LiFePO4|Li電池-20℃下循環1200次！

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