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全固态电池!清华大学刘凯,Science子刊!

微算云平台  · 公众号  ·  · 2025-03-21 06:57

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聚合物固态电解质相比传统的液态电解液具有更好的热稳定性,并且相比陶瓷电解质更易于大规模生产,具有广阔的市场前景和应用潜力。其中,固体聚合物电解质由于聚合物主导的锂离子溶剂化结构,导致电解质/电极界面不稳定,电池性能下降。

在此, 清华大学刘凯团队 设计了一类选择性氟化芳香锂盐(SFALS),作为全固态锂金属电池的单一导电锂盐,以调控溶剂化结构和界面化学。研究显示,通过调节阴离子结构,减弱了锂离子与聚醚的耦合,增强了锂离子与阴离子的配位。SFALS与聚合物基体之间的氢键诱导了特殊的“三联体”型溶剂化结构,提高了电解质的均匀性和机械强度,并促进了超薄且坚固的富Li₂O固体电解质界面层的形成。

基于此,该锂盐实现了LiFePO₄/Li半电池超过1650次的稳定循环(库仑效率99.8%)和全电池580次循环(容量保持率97.4%)。

图1. 电解质的溶剂化结构和氢键分析

总之,该工作报道了一类选择性氟化芳香锂盐(SFALS),作为全固态锂金属电池(ASSLMBs)的单导锂盐,以调节聚合物电解质中的Li⁺溶剂化结构和界面化学。由于减弱了Li⁺-聚醚耦合并增强了Li⁺-阴离子配位,SFALS电解质的Li⁺电导率、迁移数(t⁺)、临界电流密度(CCD)阈值以及与Li负极的兼容性均得到了提升。







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