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物理所李泓/同濟耿振Nano Energy:原位聚合固態(tài)電解質(zhì)使Li/LiCoO2電池穩(wěn)定循環(huán)

物理所李泓/同濟耿振Nano Energy:原位聚合固態(tài)電解質(zhì)使Li/LiCoO2電池穩(wěn)定循環(huán)
固態(tài)電解質(zhì)與電極之間的界面問題被認為是阻礙固態(tài)鋰電池性能提高的關鍵問題之一。原位聚合是改善界面性能最有希望的方法之一,該方法可將液態(tài)電解質(zhì)在電池內(nèi)原位轉化為固態(tài)電解質(zhì)。它可以有效地降低界面電阻,同時為鋰離子電池的商用生產(chǎn)設備提供兼容性。
中科院物理所李泓、同濟大學耿振等在前人報道的耐高溫電解質(zhì)的基礎上,通過保持鋰鹽組成和調(diào)整溶劑組成,設計了一種用于原位聚合的新型液態(tài)電解質(zhì)。
物理所李泓/同濟耿振Nano Energy:原位聚合固態(tài)電解質(zhì)使Li/LiCoO2電池穩(wěn)定循環(huán)
圖1 原位聚合過程及材料表征
在這里,少量LiPF6在防止鋁(Al)集流體腐蝕和加速室溫下電池內(nèi)1,3-二氧戊環(huán)(DOL)溶劑的原位聚合中起雙重作用。
由于添加的碳酸氟乙烯酯(FEC)和六亞甲基二異氰酸酯(HDI)在質(zhì)子協(xié)助下的協(xié)同效應,原位聚合電解質(zhì)和LiCoO2正極之間的界面穩(wěn)定性通過在電化學過程中形成具有良好穩(wěn)定性的界面層而得到改善。
物理所李泓/同濟耿振Nano Energy:原位聚合固態(tài)電解質(zhì)使Li/LiCoO2電池穩(wěn)定循環(huán)
圖2 采用原位聚合電解質(zhì)的Li/LiCoO2的CV
因此,采用Poly-DOL-40FEC-HDI電解質(zhì)的Li/LiCoO2電池在4.2V下顯示出良好的循環(huán)性能,在室溫和0.5C下500次循環(huán)后容量保持率高達80%。
此外,庫侖效率也得到了有效的提高。這為采用原位聚合和電化學界面工程方法設計高壓固態(tài)鋰金屬電池提供了可能。
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圖3 循環(huán)后LiCoO2電極的表面分析
In-situ Polymerized Solid-state Electrolytes with Stable Cycling for Li/LiCoO2 Batteries. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106679

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