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電子科大Nano Energy：供氟路易斯酸添加劑為超穩定鋰金屬電池提供優異的半固態電解質

原位聚合固態鋰金屬電池具有靈活性、良好的能量密度和可靠的安全性，被認為是最有前途的商業應用之一。然而，由于電極/電解質界面不穩定和離子擴散界面動力學差，導致理金屬電池的副反應和不可控鋰枝晶生長，影響電池壽命。

在此，電子科技大學吳孟強教授、徐自強研究員、方梓烜等人采用原位聚合的方法，將氟化鋁(AlF3)Lewis酸添加劑引入三維交聯原位半固態聚合物電解質中。結果表明，AIFS添加劑不僅可以固定陰離子以改善電化學性能，而且可以構建具有快速Li+擴散動力學且高粘附的固體電解質界面(SEI)層，有效地保護金屬負極免受副反應和鋰枝晶生長的影響。

圖1. A-ISPE的設計原理圖

總之，該工作通過PETEA交聯劑原位聚合VC單體，設計了三維交聯半固態聚合物電解質，并成功應用于鋰金屬電池中。引入的AlF₃添加劑有利于鋰鹽解離，并通過與陰離子的偶聯限制陰離子的遷移在25°C時離子電導率為777 ×10^-4Scm^-1，Li⁺遷移數為0.67。

此外，AlF₃添加劑通過在 SEI層中引入富集的LiF、Li- Al合金和AlF₃組分對金屬負極進行改性，采用AlF₃添加劑策略可以使Li/Li電池在01mAcm^-2的電流密度下保持1700h以上循環。Li/LFP電池在3C倍率下340次循環后的容量保持率為93.5%。因此，這一策略為固態理金屬電池通過原位聚合工藝的實際應用提供了可能。

圖2. 電化學性能

Lewis acid fluorine-donating additive enables an excellent semi-solid-state electrolyte for ultra-stable lithium metal batteries, Nano Energy 2023 DOI:10.1016/j.nanoen.2023.108700

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電子科大Nano Energy：供氟路易斯酸添加劑為超穩定鋰金屬電池提供優異的半固態電解質

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