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河大趙勇Small：多功能準固態(tài)電解質同時穩(wěn)定鋰金屬電池正負極

聚合物基準固態(tài)電解質（QSE）是解決鋰金屬電池安全問題的有效手段，其長期穩(wěn)定性對電解質與正負極之間穩(wěn)定的固體電解質界面（SEI）層提出了更高的要求。

河南大學趙勇等證明了硅摻雜的聚醚（PTCD）可以作為QSE的多功能單元來滿足上述要求。

圖1 硅摻雜聚醚網絡的作用機理

硅摻雜聚醚是由四環(huán)氧環(huán)硅氧烷(TOCS)和1,3-二氧戊環(huán)(DOL)共聚而成，其中 TOCS作為功能單元，可以在正極和負極表面形成具有豐富Li_xSiO_y的穩(wěn)定堅固SEI層。

此外，硅摻雜聚醚網絡的高機械強度可顯著抑制鋰枝晶的生長并減少副反應。同樣重要的是，QSE中聚醚網絡與液相之間的強相互作用可抑制醚的揮發(fā)，從而提高鋰金屬電池的安全性能。

圖2 準固態(tài)鋰金屬電池的電化學性能

結果顯示，采用這種硅摻雜聚醚網絡的Li|QSE|LiFePO₄電池在1C（30℃）循環(huán)400次后容量保持率高達97.5%，循環(huán)1000次后容量保持率也達到了78.1%。此外，組裝的Li|QSE|LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂電池在100次循環(huán)后可逆容量幾乎沒有衰減。

因此，這種具有交聯(lián)結構的硅摻雜聚合物的概念為設計固態(tài)或準固態(tài)聚合物電解質以實現(xiàn)正負極的長期穩(wěn)定運行提供了重要的策略。

圖3 Li-Li對稱電池的電化學測試和鋰形態(tài)

A Multifunctional Silicon-Doped Polyether Network for Double Stable Interfaces in Quasi-Solid-State Lithium Metal Batteries. Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202106395

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