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北大夏定國教授團(tuán)隊，又一Nature子刊！
來源： 時間：2024-04-01 14:50:58 瀏覽：2722次

第一作者：Hangchao Wang

通訊作者：夏定國教授、王雪鋒特聘研究員

通訊單位：北京大學(xué)、中國科學(xué)院物理研究所

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-46883-8.



研究背景



對比鋰離子電池（LIBs），基于液態(tài)電解質(zhì)的鋰金屬電池（LMBs）具有更高的能量密度，但鋰枝晶生長引起的內(nèi)部短路存在嚴(yán)重的安全隱患。基于固體電解質(zhì)的LMBs具有高能量密度和高安全性，但存在離子電導(dǎo)率低和界面接觸差等問題。凝膠聚合物電解質(zhì)由于其提高了安全性，降低了固體電解質(zhì)和電極之間的界面阻抗，并且與“卷對卷”LMBs制造工藝兼容而引起了廣泛的關(guān)注。為提高富鋰錳基氧化物正極與電解質(zhì)之間的界面穩(wěn)定性，有必要開發(fā)新型聚合物電解質(zhì)。基于此，北京大學(xué)夏定國教授和中國科學(xué)院物理研究所王雪鋒特聘研究員等人報道了一種新型的三嵌段共聚物，即由丙烯腈（AN）、馬來酸酐（MA）和碳酸乙烯酯（VC）組成的共聚物穩(wěn)定劑（記為PVCA），并將其與聚偏氟乙烯-共六氟丙烯（PVFH）基體共混，制成了一種新型的高壓凝膠聚合物電解質(zhì)（記為PVFH-PVCA）。



文章要點



1、由于腈基、酯基和酸酐基的組合功能，該體系具有高離子電導(dǎo)率和強(qiáng)抗氧化潛力。重要的是，PVCA中強(qiáng)大的極性基團(tuán)與PVFH相互作用，促進(jìn)了高密度糾纏結(jié)構(gòu)的形成，有效提高了凝膠聚合物電解質(zhì)的機(jī)械性能，導(dǎo)致令人驚訝的抗拉強(qiáng)度達(dá)到19.83 MPa。

2、以富鋰錳基材料為正極，鋰金屬為負(fù)極組裝的PVFH-PVCA電解質(zhì)基電池具有長循環(huán)壽命和高放電容量的特點。在LiCoO2（LCO）||Li、LiFePO4（LFP）||Li和LiNi0.95Co0.05O2（NC95）||Li電池中也實現(xiàn)了類似的改進(jìn)，證明了PVFH-PVCA作為一種有前景的聚合物電解質(zhì)的普遍適用性。其中，Li||Li對稱電池在8 mA cm-2下穩(wěn)定循環(huán)超過4500 h。PVCA提供了高比容量和優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性，400次循環(huán)后容量保持84.7%。Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2（LMNCO）||PVFH-PVCA||Li全電池在1 C（4.8 V截止電壓）下達(dá)到125次循環(huán)，放電容量穩(wěn)定在~2.5 mAh cm-2。



圖文展示



圖1.基于PVFH-PVCA聚合物電解質(zhì)的高性能鋰電池

圖2. PVFH-PVCA聚合物電解質(zhì)的表征

圖3. PVFH-PVCA電解質(zhì)的性能

圖4.界面Li沉積行為的SEM研究

圖5. Li||Li對稱電池的表征

圖6.采用LMNCO正極和不同電解質(zhì)的LMBs的電化學(xué)性能

圖7.具有不同正極和不同電解質(zhì)的LMBs的電化學(xué)性能

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達(dá)信息以傳之久遠(yuǎn)的方式和工具。現(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達(dá)的方式和思維不同。文字使人類進(jìn)入有歷史記錄的文明社會。
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