清华高等研究院康飞宇 混合SEI助力固态锂金属电池2200次循环!

小夏 数码 更新 2024-02-29

复合固体电解质(CSES)中的填料主要负责提高锂离子的电导率,但对调节固体电解质界面(SEI)的形成作用不大。

图1CSE的制备和表征。

康飞宇,何艳兵,刘明,清华大学深圳国际研究生院提出了一种界面反应策略,将独特的介电Nanbo3(NNO)填料与聚偏二氟乙烯(PVDF)基体(PNo)相结合,在Li-CSES界面上定制了一种鲁棒的氟化Li-Na杂化SEI。 li0.025na0.975NBO3(LNo)由LNO中的Li+和Na+取代形成,取代的Na+参与SEI的形成。 富含 NAF LIF 的鲁棒 SEI 表现出优异的导电性和高杨氏模量,可迁移 Li+ (801GPA),可在固态锂金属电池的高面容量下实现长期锂沉积剥离循环。此外,介电NNO可以诱导PVDF形成高介电相,促进锂盐的解离,产生更多的移动Li+,从而产生PNNO-5(556 10-4 S cm-1)。

图2LIF NAF-SEI杂交种的形成机理系统

结果,使用PNNO电解液的Li Li对称电池在2 mAh cm-600的高面积容量下保持了3小时以上的长期循环。 固态NCM811锂电池在2C下可稳定循环2200次,在-20°C下表现出优异的性能。 此外,固态NCM811锂电池与高负载阴极(10 mg cm-2)搭配使用时,电池稳定性也显著提高,为固态锂金属电池的商业化提供了巨大前景。 这项工作为开发安全稳定的固态锂金属电池提供了新的设计原理,该电池是复合固态电解质中界面工程的填料。

图3固态NCM锂电池的电化学性能。

dielectric filler-induced hybrid interphase enabling robust solid-state li metal batteries at high areal capacity. advanced materials 2023. doi: 10.1002/adma.202311195

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