“Gel-in-Resin”多功能电解质：提升锂离子结构电池复合材料的电化学和机械性能

《Advanced Functional Materials》：“Gel-in-Resin” Multifunctional Electrolytes for Enhanced Electrochemical and Mechanical Performance in Lithium-Ion Structural Battery Composites

结构电池复合材料通过新型Gel-in-Resin电解质实现机械与电化学性能协同提升，环氧树脂框架增强结构稳定性并抑制锂枝晶生长，循环180次后容量保持率81.44%。

　　

摘要

结构电池复合材料（SBCs）结合了机械承载能力和能量储存功能，具有显著减轻重量的潜力。然而，SBCs的商业应用仍受到电化学性能与机械性能之间权衡的制约。本研究提出了一种新型的双相凝胶-树脂（GIR）电解质，该电解质由基于PVDF-HFP的凝胶嵌入多孔环氧树脂框架中构成。环氧树脂骨架有效地将碳纤维和玻璃纤维结合在一起，同时为凝胶电解质提供了足够的空间。琥珀酰亚胺基团与Li?离子之间的静电相互作用稳定了电化学窗口（5.21 V），并提高了Li?离子的迁移数（t_Li? = 0.59），促进了LiF/Li₃N杂化固体电解质界面的形成。环氧树脂与凝胶电解质的结合改善了机械性能，使拉伸模量提高了22%。有限元建模显示，环氧树脂框架内的结构屏障和离子通道限制了Li?的横向迁移，并抑制了枝晶的形成。因此，采用GIR电解质的磷酸铁锂（LFP）||石墨SBCs表现出优异的电化学性能（在0.2 C电流下放电容量为120.43 mAh g^?1

利益冲突

作者声明没有利益冲突。