用于锂金属电池中快速锂离子传导的双供体及阴离子-π聚合物电解质

纤维素基准固态电解质通过双供体（羰基/羧酸）和阴离子π相互作用设计提升离子传输与机械性能，实现1×10?3 S cm?1电导率和57.04 MPa强度，在LFP/NCM811全电池中表现出优异循环稳定性。

　　

摘要

基于纤维素的准固态聚合物电解质（QPE）具有成本效益高、可再生性和环保等优点，使其成为锂金属电池的理想候选材料。然而，纤维素结构中的强分子间氢键阻碍了锂离子（Li⁺）的传输，降低了离子迁移率，从而限制了其实际应用。在这项研究中，我们开发了一种具有双重供体和阴离子-π结构的纤维素三聚酸酯（PCLA）：1）羰基（C═O）作为Li⁺的供体；2）羧基（COOH）作为氢键供体，用于固定双（三氟甲磺酰）亚胺（TFSI^?）阴离子；3）缺电子的苯环（Ph）通过阴离子-π机制与TFSI^?阴离子相互作用。所得的PCLA QPE在25°C时表现出高离子导电性（1 × 10^?3 S cm^?1）和优异的拉伸强度（57.04 MPa）。使用LFP和NCM811正极的全电池在1000次和200次循环后，分别保持了初始容量的85%和90%，显示出出色的循环稳定性。这种双重供体和阴离子-π分子设计为基于纤维素的固态电解质铺平了商业化的道路，推动了下一代安全储能技术的发展。

图形摘要

我们报道了一种经过分子工程改造的纤维素三聚酸酯（PCLA）准固态聚合物电解质，它具有双重供体和阴离子-π结构。C═O/COOH基团与Li⁺配位并固定TFSI^?阴离子，而缺电子的苯环促进了阴离子-π相互作用，改善了离子传输和界面稳定性。PCLA的离子导电性为1 × 10^?3 S cm^?1，强度为57.04 MPa，并在LFP和NCM811全电池中表现出稳定的循环性能。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。