利用氟化固體聚合物電解質(SPE)在Li金屬表面形成穩定的固體電解質界面(SEI),可以調節Li在循環過程中的沉積行為,是一種很有前途的策略。然而,過量氟化單體的原位聚合反應動力學較弱,聚合度較低。
在此,北京大學楊槐團隊提出并通過紫外固化合成了具有熔噴布增強部分氟化SPE。由于熔噴布增強的機械性能和部分氟化策略優化的電化學性能,使得部分氟化熔噴布增強 SPE (PFMC-SPE) 的性能顯著提高。PFMC-SPE 具有優異的室溫離子電導率 (1.0 mS cm) 和寬的電化學穩定性窗口(高達 5 V)。
此外,Li//LiFePO4電池可以在1.0 C倍率下穩定工作超過750次循環,30℃下從141.2 mAh g-1到119.6 mAh g-1的容量保持率為84.7%。
圖1. PFMC-SPE的制備流程
總之,該工作提出了熔噴布增強部分氟化策略。結果表明,SPE中的氟化策略可以穩定鋰離子沉積并提高基于SPE的LMB的電化學性能,但過度氟化很容易導致聚合動力學弱和聚合度低。
然而,與廉價的熔噴布相結合,所制備的 PFMC-SPE 在室溫下具有 1 mS cm-1 的高電導率、寬電化學窗口 (~5 V) 和更高的機械強度,并且全Li//LFP電池在30℃下循環750次后可提供119.6mAh g-1的高放電容量。因此,采用可靠且廉價的熔噴布基固態電解質和部分氟化策略在開發下一代超穩定固態鋰電池方面非常有前景。
圖2.電池性能
A Meltblown Cloth Reinforced Partially Fluorinated Solid Polymer Electrolyte for Ultrastable Lithium Metal Batteries, Nano Energy 2023 DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.109075
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