为高倍率固态锂金属电池量身定制电解质相分离机制

《Nature Communications》：Tailoring electrolyte phase separation for high-rate solid-state lithium metal batteries

　　

摘要

固态聚合物电解质因其柔韧性和安全性而备受固态锂金属电池的青睐，但存在离子导电率低和界面不稳定的问题。传统的聚合诱导相分离方法虽然能够提升离子传输性能，但需要依赖深共晶溶剂或离子液体等外部成分，从而增加了成本和复杂性。本文提出了一种基于LiTFSI的原位聚合策略，利用单一溶剂在聚（碳酸乙烯酯）基质中实现可控的相分离。锂盐与聚合物之间的静电相互作用促使形成了自组织的双相结构，这种结构既具备良好的机械稳定性，又实现了高效的离子传输。所得到的PVC电解质在25°C时的离子导电率可调范围为0.20至0.92 mS/cm，锂离子传输数高达0.78。采用Li|PVC-24h|LiFePO₄电池组合，在5 C电流下12分钟内可放电121.4 mAh/g，并且在经过4000次循环后仍保持90%的容量，证明了这种方法是制备高性能聚合物电解质的可行方案。