姜艳霞/李丽波ACS Energy Lett.：基于纳米碳化钼填料的优异固态聚合物电解质！

2023年10月10日下午3:22 • 顶刊解读

与液态电池相比，固态锂电池具有高比能量和安全性等优势。然而，它们在实际应用中仍然受到限制。

哈尔滨理工大学姜艳霞、李丽波等以具有不同形貌和结构的纳米碳化钼作为无机填料，添加剂C₃H6N₆作为增塑剂，聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)作为基质构建了复合固态聚合物电解质。

图1. F-Mo₂C的作用示意及理论计算

研究发现，在以PVDF/PVDF-HFP为骨架的SPE系统中，碳化钼纳米薄片（F-Mo₂C）作为无机填料以其六方晶系结构和原子轨道重叠的方式构建了特殊的电荷通道，用于锂离子的转移和均匀沉积。具有β型结构的独特纳米薄片层有利于良好的动态行为，使负极界面上的电荷分布均匀，锂离子沉积成核均匀，因此基于F-Mo₂C聚合物电解质的电池的锂负极没有产生枝晶。

图2. 复合聚合物电解质的电化学性能

此外，F-Mo₂C促进诱导了稳定的固体电解质界面(SEI)膜，并增强了聚合物电解质的热稳定性和机械性能。另外，基于单因素实验优化的聚合物电解质具有7.27×10^-4 S cm^-1的离子电导率，这对于固态锂金属电池更实用。

因此，具有F-Mo₂C的电池在2 C下的初始放电容量为102.7 mAh g^-1，循环500次后的容量保持率为51.6%，平均库仑效率为99.33%。

图3. 固态全电池性能

Gentle Haulers of Lithium-Ion–Nanomolybdenum Carbide Fillers in Solid Polymer Electrolyte. ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.2c00849

姜艳霞/李丽波ACS Energy Lett.：基于纳米碳化钼填料的优异固态聚合物电解质！

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