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他，廈大「國家高層次青年人才」，聯(lián)手福建物構(gòu)所，最新Nature子刊！

了解聚合物電解質(zhì)中的鋰離子傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)和傳輸動力學(xué)對于開發(fā)可靠的全固態(tài)電池至關(guān)重要。

基于此，廈門大學(xué)陳嘉嘉教授&中科院福建物構(gòu)所方偉慧研究員在國際頂級期刊Nature Communications發(fā)表題為《Revealing and reconstructing the 3D Li-ion transportation network for superionic poly(ethylene) oxide conductor》的研究論文。

圖1：聚合物電解質(zhì)中鋰離子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的表征

在此項研究中，采用先進的納米X射線計算機斷層掃描技術(shù)結(jié)合拉曼光譜和固態(tài)核磁共振，多尺度定性和定量揭示聚環(huán)氧乙烷（PEO）基電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)(從原子、納米到宏觀水平)。

通過清晰映射聚合物鏈段的微觀結(jié)構(gòu)異質(zhì)性，鋁氧分子簇（AlOC）可通過強超分子相互作用重建具有高可用鋰離子（76.7％）和連續(xù)無定形域的高效導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。

圖2：聚合物電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性

這種超離子PEO導(dǎo)體(PEO-LiTFSI-AlOC)在整個溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出類似熔融的鋰離子傳導(dǎo)行為，并在35°C時的離子電導(dǎo)率為1.87×10^-4?S cm^-1。

這進一步賦予了Li在50 μA cm^?2和50 μAh cm^?2下超過2000小時的電化學(xué)沉積/剝離穩(wěn)定性。

圖3：Li|PEO-LiTFSI-AlOC|Li對稱電池的Li沉積/剝離性能

其構(gòu)建的 Li|PEO-LiTFSI-AlOC|LiFePO₄ 全電池在 250 μA cm^?2 下表現(xiàn)出高倍率性能，并在200個循環(huán)后的容量保持率超過90%，甚至使16.8 mg cm^-2的高負載LiFePO₄正極在50°?下的比容量為150 mAh g^-1。

文獻信息：Fang, CD., Huang, Y., Sun, YF. et al. Revealing and reconstructing the 3D Li-ion transportation network for superionic poly(ethylene) oxide conductor. Nat Commun 15, 6781 (2024).

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