【儀表網 研發快訊】近日，中國科學院電工研究所馬衍偉研究團隊與化學研究所等合作，在高性能固態電解質界面設計方面取得新進展。
聚偏二氟乙烯聚合物與石榴石填料組成的有機-無機復合固體電解質，在高能量固態鋰金屬電池領域頗具應用前景。然而，對空氣敏感的石榴石易形成離子電導率差的高堿性殘留物，會降低電解質的離子電導率，并導致鋰離子電池高電壓正極材料不穩定。
本研究通過在去除殘堿的石榴石表面上沉積10nm聚多巴胺涂層，增加石榴石電解質在空氣中的穩定性。石榴石的鑭原子和聚多巴胺的氨基之間存在大量的金屬-氮化學鍵，導致鋰離子在異質界面上的吸附更強，激活了石榴石-聚多巴胺界面的電荷分布，形成了一種粒子間鋰離子快速傳導機制。制備的復合固態電解質呈現出較高的鋰轉移數約0.60、高室溫鋰離子傳導率1.52*10-4 S/cm和高截止上限電壓4.6 V，以支持全固態高電壓鈷酸鋰(Li-LiCoO2)電池的穩定運行。本研究為設計高性能全固態鋰金屬電池提供了新的途徑。
相關研究成果發表在《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)上。研究工作得到國家自然科學基金、山東省自然科學基金、電工所科研基金、中科院青年創新促進會的支持。
復合固體電解質設計合成示意圖、形貌結構表征圖、理論計算示意圖
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