通过调控富氟聚合物与高闪点甘胺电解质的锂离子配位特性，实现高倍率输出及本质安全的准固态锂金属电池

《Angewandte Chemie International Edition》：Manipulating Competitive Li+ Coordination of F-Rich Polymer and High Flash Point Glyme Electrolyte Enabling High Rate and Intrinsically Safe Quasi-Solid-State Li Metal Batteries

锂离子电池中，通过在四甘醇锂（G4）基电解质中现场聚合三氟乙基丙烯酸（TFEA）形成聚合物基质，利用羰基氧原子与Li+的配位作用破坏G4-Li+螯合效应，从而改善离子传输和循环性能。采用商业化LiFePO4负极时，200次循环后容量保持率高达92.7%。

　　

图形摘要

受到PEO基聚合物电解质溶剂化笼解构策略的启发，我们采用了原位聚合的三氟乙基丙烯酸酯（TFEA）基质中的羰基氧原子与Li⁺之间的配位作用，以打破准固态锂金属电池中紧密的四甘醇（G4）-Li⁺螯合效应。随后，Li⁺的传输行为和高速循环性能得到了有效改善。

摘要

采用准固态凝胶电解质（QSEs）的金属基电池为实现高安全性和高能量密度提供了一种有前景的方法。然而，离子导电性有限和固体-固体接触界面不足的问题严重阻碍了它们的实际应用。在这项研究中，开发了一种通过在高闪点的四甘醇（G4）基电解质中原位聚合三氟乙基丙烯酸酯（TFEA）合成的本质安全型QSE。由于聚合物基质中的羰基氧原子与Li⁺之间的配位作用，Li⁺与溶剂分子之间的“螯合”效应导致的溶剂化笼效应被破坏。分子动力学模拟显示，形成了以接触离子对为主要特征的溶剂化结构。因此，构建了一个富含阴离子衍生的LiF-和B物种的坚固固体电解质界面。结果，与商用级别的LiFePO₄正极配合使用时，即使经过200次循环后，仍保持了92.7%的容量保持率。这些结果阐明了聚合物基质在QSEs中的关键作用，为设计先进的准固态电池（如Li/Na/K/Mg/Ca等）提供了新的途径。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。