纳米复合固体聚合物电解质被认为是固态锂金属电池的一种有前途的策略。然而,随机分散在聚合物基体中的填料具有有限的Li+迁移数和不足的离子电导率,严重牺牲了离子传输能力,从而限制了它们的实际应用。
滑铁卢大学Zhongwei Chen、华南师范大学Xin Wang和Dan Luo等提出了一种磁场辅助排列策略,将垂直排列的埃洛石纳米管分散在聚合物基质中,作为超稳定SSLMBs的无机-聚合物纳米复合材料固态电解质。
本文要点:
(1)
作为路易斯酸位点的金属阳离子可以捕获阴离子以促进锂盐的离解,同时足够的氧和羟基官能团提供了丰富的锂离子迁移位点以利于离子传输。同时,垂直排列的埃洛石/聚合物界面与上述协同效应相结合,可以在固态电解质内部建立定向通道,从而显著提高其离子电导率。特别地,形成有机-无机双层固体电解质界面以均匀Li沉积并抑制枝晶生长。
(2)
垂直排列网络的有益效果也在全电池和软包型电池中得到证实,其中可以实现显著的2000次循环,每次循环的容量衰减为0.012%。
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Nie, Y., Yang, T., Luo, D., Liu, Y., Ma, Q., Yang, L., Yao, Y., Huang, R., Li, Z., Akinoglu, E. M., Wen, G., Ren, B., Zhu, N., Li, M., Liao, H., Tan, L., Wang, X., Chen, Z., Tailoring Vertically Aligned Inorganic-Polymer Nanocomposites with Abundant Lewis Acid Sites for Ultra-Stable Solid-State Lithium Metal Batteries. Adv. Energy Mater. 2023, 2204218.
DOI: 10.1002/aenm.202204218
https://doi.org/10.1002/aenm.202204218