他，厦大「国家高层次青年人才」，联手福建物构所，最新Nature子刊！

2024年8月12日下午2:20 • 顶刊解读

了解聚合物电解质中的锂离子传导网络和传输动力学对于开发可靠的全固态电池至关重要。

基于此，厦门大学陈嘉嘉教授&中科院福建物构所方伟慧研究员在国际顶级期刊Nature Communications发表题为《Revealing and reconstructing the 3D Li-ion transportation network for superionic poly(ethylene) oxide conductor》的研究论文。

图1：聚合物电解质中锂离子导电网络的表征

在此项研究中，采用先进的纳米X射线计算机断层扫描技术结合拉曼光谱和固态核磁共振，多尺度定性和定量揭示聚环氧乙烷（PEO）基电解质的离子传导网络(从原子、纳米到宏观水平)。

通过清晰映射聚合物链段的微观结构异质性，铝氧分子簇（AlOC）可通过强超分子相互作用重建具有高可用锂离子（76.7％）和连续无定形域的高效导电网络。

图2：聚合物电解质的离子导电性

这种超离子PEO导体(PEO-LiTFSI-AlOC)在整个温度范围内表现出类似熔融的锂离子传导行为，并在35°C时的离子电导率为1.87×10^-4 S cm^-1。

这进一步赋予了Li在50 μA cm⁻²和50 μAh cm⁻²下超过2000小时的电化学沉积/剥离稳定性。

图3：Li|PEO-LiTFSI-AlOC|Li对称电池的Li沉积/剥离性能

其构建的 Li|PEO-LiTFSI-AlOC|LiFePO₄ 全电池在 250 μA cm⁻² 下表现出高倍率性能，并在200个循环后的容量保持率超过90%，甚至使16.8 mg cm^-2的高负载LiFePO₄正极在50°Ϲ下的比容量为150 mAh g^-1。

文献信息：Fang, CD., Huang, Y., Sun, YF. et al. Revealing and reconstructing the 3D Li-ion transportation network for superionic poly(ethylene) oxide conductor. Nat Commun 15, 6781 (2024).

他，厦大「国家高层次青年人才」，联手福建物构所，最新Nature子刊！

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