3600次以上！加州大学忻获麟，最新Nature子刊！动态自修复固态电解质！

氧化物陶瓷电解质（OCEs）在固态锂金属（Li ⁰ ）电池应用中具有巨大潜力，因为理论上，它们的高弹性模量可以更好地抵抗Li ⁰ 枝晶的生长。

然而，OCEs很难承受高于1mA/cm ² 的临界电流密度。这导致OCEs被击穿的关键问题包括晶界 (GBs) 促进的Li ⁰ 渗透、电极-OCE界面处不受控制的副反应，以及同样重要的缺陷演变（例如空隙生长和裂纹扩展），其会导致OCEs内部和表面的局部电流集中和机械故障。

2024年11月19日，加州大学尔湾分校 忻获麟 教授在国际顶级期刊 Nature Communications 发表题为《A self-healing plastic ceramic electrolyte by an aprotic dynamic polymer network for lithium metal batteries》的研究论文 。

在这里，利用具有非共价-CH ₃ ⋯CF ₃ 键的动态交联非质子聚合物，作者通过将聚合物框架与离子导电陶瓷混合来开发塑料陶瓷电解质（PCE）。

利用原位同步辐射X射线技术和低温透射电子显微镜（Cryo-TEM），作者发现PCE通过两步动态缺陷去除机制具有自我修复/修复能力。

这显著抑制了Li ⁰ 渗透和化学机械降解热点的产生，从而使Li ⁰ -Li ⁰ 电池在1mA/cm ² 下的耐久性超过2000小时。

此外，研究人员通过在PCE和Li ⁰ 负极之间引入聚丙烯酸酯缓冲层，当与4.2V零应变正极配对时，在接近零的电池堆压下，可实现>3600次循环的长循环寿命。

图1：通过原位同步辐射成像和光谱技术揭示的自修复和SEI形成能力。

图2：PCE实现了改进的相间和界面离子传输动力学。

图3：具有PA-SPE缓冲层的分层SSE（H-SSE）通过消除LATP降解进一步延长循环耐久性。

He, Y., Wang, C., Zhang, R. et al. A self-healing plastic ceramic electrolyte by an aprotic dynamic polymer network for lithium metal batteries. Nat Commun 15 , 10015 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-53869-z