AFM: 高性能全固态锂金属电池：特殊的阳离子聚合界面化学

文章总结

基于聚氧化乙烯（PEO）的固体聚合物电解质（SPEs）由于其在室温下的离子电导率较低，且电解质 / 电极界面不稳定，在商业化进程中受到了严重阻碍。在此，在含有双（三氟甲基）磺酰亚胺锂（LiTFSI）的 PEO 基固体电解质中添加了少量四氟化钛（TiF4）离子化合物粉末。TiF4 的引入与 LiTFSI 和 PEO 展现出特殊的阳离子聚合界面化学性质，从而产生了更多的晶界，提高了离子电导率和锂迁移数，同时改善了氧化稳定性和热稳定性。结果，实现了 0.22 mS cm⁻¹ 的离子电导率。在 Li-LiNi₀.₈Mn₀.₁Co₀.₁O₂体系中，当充电电压调整至 4.2 V 时，电池在 0.5C 倍率下仍能保持循环稳定性。当质量负载增加到 15.0 mg cm⁻² 时，组装的 Li-LiFeO₄软包电池在 0.25C 倍率下能够稳定循环 300 次，循环保持率高达 91.2%。其能量密度为 307.3 Wh kg⁻¹。更重要的是，固态锂硫电池在 0.25C 倍率下的初始放电容量为 872 mAh g⁻¹，经过 500 次循环后，每次循环的衰减率仅为 0.094%。这项工作为实现室温下全固态锂金属电池的超长循环寿命提供了一种新途径。

图文简介

基于四氟化钛（TiF4）的特殊阳离子聚合界面的化学调控示意图

形貌分析

结构分析

在 30 摄氏度下对锂 - 锂对称锂电池进行的测试

在 30 摄氏度下，由聚氧化乙烯（PEO）-x 四氟化钛（TiF4）组装而成的全固态锂金属电池的电化学性能

论文信息

通讯作者：Xi'an Chen, Shun Wang, Daying Guo

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