随着电动汽车和便携式电子设备的快速发展,锂金属电池因其高理论比容量成为研究热点。然而,锂枝晶生长导致的短路风险以及液体电解液的易燃易泄漏问题,严重制约了其实际应用。固态电解质被视为提升锂金属电池安全性与性能的关键方向。尽管无机固态电解质具有高离子电导率和机械强度,但其界面电阻高、与锂金属接触不稳定的问题突出。固态聚合物电解质虽然具备柔韧性和优异的界面接触,能有效适应电极体积变化并降低界面电阻,但普遍面临室温离子电导率低(如聚氧化乙烯电解质仅为10⁻⁶–10⁻⁵ S cm⁻¹)和电化学窗口窄(<3.9 V)等瓶颈。开发兼具高室温离子电导率、宽电化学窗口和低界面电阻的新型聚合物电解质成为迫切的研究需求。
针对上述挑战, 南京邮电大学赖文勇教授课题组成功开发了一种新型共晶聚合物电解质I-EPE0.15。该电解质通过将丁二腈基共晶电解质引入聚双丙酮丙烯酰胺基体中,利用增强共晶网络来扩大连续离子传输路径,并通过配位竞争机制降低锂离子被聚合物极性基团捕获的可能性。所制备的I-EPE0.15在30°C下表现出2.3 mS cm⁻¹的离子电导率和5.1 V的电化学稳定窗口。相应的Li/Li对称电池在0.1 mA cm⁻²下实现了超过1000小时的稳定循环,Li/NCM811电池在1C倍率下循环500圈后仍保持70.8%的容量。此外,软包电池也展现出优异的循环稳定性和安全性。相关论文以“Eutectic-Based Polymer Electrolyte With High Ionic Conductivity by Regulating Solvation for Solid-State Lithium Metal Batteries”为题,发表在Angew上。
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