【原】一种内置准固态聚醚电解质，实现高压宽温锂金属电池的稳定循环！

固态金属锂电池(SSLMBs)以其可靠的电化学性能、固有的安全性和良好的耐腐蚀性，在高能量密度和高安全性的储能设备中显示出广阔的应用前景。材料和化学的不断发展催生了大量的固态电解质(SSE)。开发与高压阴极兼容性好、电池在宽温度范围内可靠工作的固态电解质是固态金属电池实用化的两大瓶颈。

 

来自中国矿业大学、中科院过程工程研究所、北京化工大学等单位的研究人员，报道了一种具有纳米分级设计的内置准固态聚醚电解质(SPEE)。阴极表面采用固体共晶电解质，在热力学和电化学方面具有较高的稳定性。这一性能主要是由于纳米级SPEE改善了电极/电解液界面的相容性和增强了界面稳定性，导致Li||Li对称电池具有优异的循环稳定性(在1 mA cm⁻²/1mAh cm⁻²时>4000h；在1 mA cm⁻²/4mAh cm⁻²时>2000h)，Na、K和Zn电池也是如此。SPEE为宽温度运行(15-100°C)和4 V以上电池(Li||LiCoO₂和Li||LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂)提供出色的循环稳定性。这项工作为开发满足宽温度适用性、高能量密度、长寿命和大批量生产要求的实用化SSMBs铺平了道路。

 

论文链接：

https:///10.1002/adfm.202102347

 

图1.纳米级SPEE设计。

图2.对称金属电池的循环稳定性。

图3. 4.0V以上阴极时的循环稳定性。

 

图4. 4.0V以上阴极的长循环性能

 

图5.宽温度工作、长周期性能曲线。

 

图6.满电池的滥用耐受性。

综上所述，本工作展示了一种具有固态共晶的纳米级准固态聚合物电解质，通过传统液态醚基前驱体的原位聚合来保护阴极表面的界面。纳米级SPEE在热力学和电化学方面表现出高度相容的电解质/电极界面，在锂、钠、钾、锌等金属电池中有着广泛的应用前景。采用纳米分级SPEE技术，证明了宽温Li | LiFePO₄电池（15-100°C，3C）和其他4V以上电池（Li | | LiCoO₂和Li | | LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂）的优异寿命。本文的研究为开发满足宽温度适用性、高能量密度、长寿命和规模化生产要求的实用固态金属电池（SSMBs）开辟了一个新的领域。（文：SSC）