提高固态锂金属电池的长循环稳定性是一个重要的课题,因为锂负极的反复膨胀和收缩导致了令人头疼的固-固界面接触丧失。在此,东华大学Jianhua Yan、Bin Ding合作,通过构建能够动态适应循环过程中界面变化的“砖块-砂浆”电解质,可以实现高性能的固态电解质。
本文要点:
(1)通过将粘弹性(600%应变)和压电嵌段共聚物电解质(砂浆)填充到混合导体Li0.33La0.56TiO3-x纳米纤维膜(砖块)中,制造具有高机械应变(250%)的电解质膜;
(2)在镀锂过程中,电解液可以使界面电场均匀化,产生压电性,促进均匀的锂沉积,而在可逆的锂剥离过程中,砂浆可以粘附在锂负极上,不会发生界面分离;
(3)电解质显示出与电极优异的兼容性,实现在室温下长时间的电化学循环。对称的Li/Li电池可稳定运行1880小时而不形成枝晶,LiFePO4/Li全电池在550次循环中实现了高库仑效率(> 99.5%)和容量保持率(> 85%)。更实际的是,软包电池在潜在的实际应用中表现出极好的柔性和安全性。
参考文献:
Shujie Liu, Yun Zhao, Xiaohan Li, Jianyong Yu, Jianhua Yan, and Bin Ding, Solid-State Lithium Metal Batteries with Extended Cycling Enabled by Dynamic Adaptive Solid-State Interfaces, Advanced Materials, 2021.
DOI: 10.1002/adma.202008084
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202008084