支春义教授 AM: 基于偏氟乙烯的聚合物电解质可以实现超稳定的固态锂金属电池

偏氟乙烯（VDF）基固体聚合物电解质（SPE）中的残留溶剂被认为是其高离子电导率的原因。然而，残留溶剂与锂（Li）金属的副反应会导致稳定性变差，这一点长期以来一直被忽视。本研究提出了一种策略，以实现基于VDF的SPE在离子传导和电极稳定性之间的微妙平衡。具体而言，将 2,2,2-三氟-N,N-二甲基乙酰胺（FDMA）作为聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVHF）基SPE的非副反应溶剂，既实现了高离子传导性，又显著提高了电化学稳定性。所开发的FDMA溶剂可通过与锂金属的界面反应促进形成稳定的固体电解质相（SEI），从而有效减轻锂金属电极上的副反应和枝晶生长。因此，即使在有限的锂供应（20 μm厚）和高负载阴极（>10 mg cm-2，容量>1 mAh cm-2）条件下，Li||Li对称电池和Li||LiFePO4电池也能表现出卓越的循环性能。Li||LiCoO2电池在截止电压为4.48 V时能稳定运行，这表明所开发的SPE具有高压稳定性。这项研究为开发先进的基于VDF的SPE以提高锂金属电池的性能和寿命提供了宝贵的见解。

图文简介

传统DMF溶剂PVHF-DMF-SPE与锂金属阳极的不相容性

基于PVHF的聚合物电解质的溶剂选择和特性

评估锂金属电镀/剥离的可逆性

循环锂金属阳极SEI的物理化学表征

Li||PVHF-FDMA-SPE||LFP固态电池的电化学性能

Li||PVHF-FDMA-SPE||LCO高压固态电池的电化学性能

论文信息

通讯作者：Chunyi Zhi