构建梯度软硬结构以实现复合固体电解质中定向且快速的锂离子传输通道

《Advanced Functional Materials》：Constructing Gradient Soft-Rigid Structure for Directed and Fast Li-Ion Transfer Channels in Composite Solid Electrolytes

高效固态电池电解质中Li+传输梯度调控与软硬复合结构设计提升锂枝晶抑制和高电压性能

　　

摘要

在复合固体电解质（CSEs）中实现锂离子传输的调控仍然是开发具有高电压兼容性且能抑制锂枝晶生长的固态锂金属电池的关键挑战。本文提出了一种新型的锂离子传输梯度软硬结构复合固体电解质（Li? transport gradient soft-rigid structure CSEs），该结构由聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）基体与醋酸官能化的纤维素纳米晶体（CNC-PVAc）及ZIF-8复合而成。这种结构通过低迂曲度的通道实现定向且快速的锂离子传导，有效抑制了锂枝晶的形核与生长。PHCF材料的电化学稳定窗口可达4.82 V（相对于Li?/Li电位）。理论模拟揭示了这种特殊性能的根源在于其内在的协同效应。因此，合成的CSEs具有较高的离子导电性（1.79 × 10?? S cm?1），并在60°C时表现出显著的锂离子传输数（t??）为0.79。相应的全固态LiFePO?||Li和NCM811||Li电池在60°C时的比容量分别为163.78 mAh g?1（0.1C）和190.67 mAh g?1（0.5C）。这项研究展示了具有内在安全性的高性能复合固体电解质，为固态电池（SMBs）的新设计概念提供了宝贵的见解。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。