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?Energy Storage Materials:仿生蟻巢固態聚合物電解質的合理設計

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?Energy Storage Materials:仿生蟻巢固態聚合物電解質的合理設計

固態聚合物電解質(SPEs)同時具有較高的離子導電性、穩健的機械性能和合理的鋰金屬相容性,是推動固態鋰金屬電池(SLMBs)商業化的重要因素。
中科院過程工程研究所張鎖江院士、張海濤研究員通過在聚偏氟乙烯-六氟丙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))基體中四乙氧基硅烷的原位順序非水解反應來制備新型仿生蟻巢SPE(BASE),以改善高壓SLMB的可循環性。
?Energy Storage Materials:仿生蟻巢固態聚合物電解質的合理設計

研究亮點1

分布良好的仿生蟻巢結構形成相互連接的Li+導電通道,有望有效提高離子電導率并降低BASE的活化能。此外,仿生蟻巢基體和TFSI的路易斯酸堿相互作用可以促進LiTFSI的解離,并通過陰離子固定實現Li+通量的均勻分布。BASE不僅具有較高的離子電導率(20°C 時為 0.43 mS cm-1),而且在 271.17% 的壓縮應變下具有出色的變形穩定性而不會開裂。

研究亮點2

結果表明,Li/LiFePO4和Li/LiMn0.75Fe0.25PO4(LMFP)SLMB在室溫到80℃之間具有顯著的循環穩定性。所制備的基于LMFP的SLMB表現出優異的循環性能,在室溫和 4.2 V 下循環200次后,容量保持率為90.9%。此外,Li/LiFePO4軟包電池表現出優異的循環性能(50次循環后容量保持率接近100%)和室溫下的高柔性,可用于潛在的實際應用。

Rational design of biomimetic ant-nest solid polymer electrolyte for high-voltage Li-metal battery with robust mechanical and electrochemical performance. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.05.049.

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