北工大/阿贡Nano Energy：氢键增强的复合聚合物电解质助力高压LiCoO2固态电池

2023年10月15日上午10:48 • 顶刊解读

聚合物电解质是开发先进固态锂电池（SSLBs）的重要组成部分之一。然而，狭窄的电化学稳定性窗口限制了高压正极的实际应用。

北京工业大学尉海军、郭现伟、阿贡国家实验室Khalil Amine等通过将SiO₂纳米颗粒集成到聚（碳酸乙烯酯）聚合物电解质中报道了一系列具有宽电化学稳定性窗口和高离子电导率的复合固态电解质(CSE)。

图1 CSE的制备和表征

研究显示，这些CSE具有高达5.0 V vs. Li⁺/Li的宽电化学稳定性窗口和在25 °C时超过1.35×10^-3 S/cm的高离子电导率，理论计算和实验结果证实，聚合物电解质增强的抗氧化能力主要归因于复合电解质中各组分之间形成的氢键的局部分子间相互作用。

图2 CSE的性能

结果，基于该CSE，具有LiCoO₂正极的SSLBs在高压下表现出良好的循环稳定性，在4.5 V截止电压下经过200次循环后容量保持率约为94%。这项工作不仅证明了分子间相互作用在CSE中的重要性，而且为实现高能SSLBs提供了一种有效的方法，以增强聚合物电解质和高压正极之间的界面相容性。

图3 高压LiCoO₂的电化学性能

Hydrogen Bonds Enhanced Composite Polymer Electrolyte for High-Voltage Cathode of Solid-State Lithium Battery. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107105

北工大/阿贡Nano Energy：氢键增强的复合聚合物电解质助力高压LiCoO2固态电池

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