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鄧永紅/常建EnSM: 用于柔性全固態鋰電池的超薄交聯網絡聚合物電解質的集成設計

全固態鋰電池（ASSLBs）因其高能量密度和可靠的安全性而成為柔性和可穿戴電子產品的有前途的電源。然而，目前用于柔性ASSLB的固態聚合物電解質（SPE）仍面臨著幾個尚未解決的挑戰，包括室溫下的低離子電導率、大的界面電阻和潛在的枝晶誘導的安全問題等。

在此，南方科技大學鄧永紅研究員、常建副研究員等人報道了一種超薄交聯SPE的新穎設計，該電解質在室溫（RT）下具有高離子電導率、高機械強度和用于柔性ASSLB的快速界面電荷傳輸。具體而言，該SPE是通過1, 3-二氧戊環（DOL）和三羥甲基丙烷三縮水甘油醚（TTE）在含硝酸鋰的中孔聚合物（LP）基底中一步原位交聯聚合合成的。

研究表明，三維交聯聚合物網絡使復合SPE具有3.0×10^-4 S cm^-1的高RT離子電導率、更好的氧化穩定性和增強的機械柔韌性。此外，LP基底可以促進固相外延兩側Li₃N/LiF雜化界面層的形成，從而實現均勻的離子傳輸和鋰沉積。

圖1. 復合SPE的電化學性能

因此，得到的Li/SPE/Li對稱電池以50 mV的極小過電位實現了2000小時的可逆穩定循環。與液體和凝膠聚合物電解質相比，組裝的ASSLB 在2000次彎曲循環（彎曲半徑為5 mm）期間表現出高容量保持率（>90%）、小電壓波動（<50 mV）和高安全性。

超薄交聯SPE有望用于柔性ASSLB的環境條件運行，從而實現實際的可穿戴應用，并且該設計原理也適用于其他金屬電池，如鈉金屬電池和鋅金屬電池等。總之，這項工作為設計具有高離子電導率、優異的界面相容性和高機械穩定性的高柔性ASSLB的超薄固態電解質提供了一條有前景的途徑。

圖2. 柔性ASSLB的機械穩定性和電化學性能

Integrated Design of Ultrathin Crosslinked Network Polymer Electrolytes for Flexible and Stable All-Solid-State Lithium Batteries, Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.02.035

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