一种具有均匀热传导和离子传输特性的复合电解质，适用于高安全性固态锂电池

《Energy & Environmental Science》：A composite electrolyte with homogeneous heat and ion transfer for high-safety solid-state lithium batteries

固态电解质中均匀热与离子传输机制及高安全电池设计。通过引入改性 BN 纳米片构建复合电解质，显著提升平面（0.735 W/m·K）和垂直（0.173 W/m·K）热导率，抑制锂枝晶生长并优化锂离子传输路径，实现 4.2 mA/cm2 临界电流密度。电池在高速（5C）、高负载（15 mg/cm2）、高温（60°C）及过充（10V）条件下均保持稳定性能。

　　

在固态电解质中实现均匀的热量和离子传输至关重要，但仍然具有挑战性。我们发现，聚偏二氟乙烯电解质中的局部温度热点会引发副反应和锂枝晶的生长。我们通过结合改性的氮化硼纳米片（M-BNNS）合理设计了一种复合电解质，从而提高了平面内（0.735 W m^-1K^-1）和平面外（0.173 W m^-1K^-1）的热导率，以实现温度的均匀分布。此外，M-BNNS上接枝的功能性羟基（–OH）和N–H基团可以通过氢键诱导的配体吸附来调节Li⁺的传输，从而获得高离子导电性（6.43 × 10^-4S cm^-1），同时调整Li⁺的配位结构以生成富无机物的界面。因此，实现了创纪录的临界电流密度4.2 mA cm^-2。Li‖LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂电池在高倍率（5C下1000次循环）、高负载（15 mg cm^-2）和高温（60°C下550次循环）条件下表现出良好的循环性能。这种四层软包电池在过充（10 V）条件下仍能保持热稳定性。这项工作为设计本质安全的固态电池电解质提供了一种有前景的策略。