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華科黃云輝/許恒輝AFM：氧化硼固體酸誘導(dǎo)的富無機SEI助力長循環(huán)固態(tài)鋰金屬電池

固態(tài)電解質(zhì)與鋰金屬負(fù)極的組合被認(rèn)為是下一代能源儲存技術(shù)。然而，固態(tài)電解質(zhì)的離子傳輸速度緩慢以及與鋰金屬負(fù)極的不穩(wěn)定性阻礙了其實際應(yīng)用。

圖1.?材料設(shè)計及表征

華中科技大學(xué)黃云輝、許恒輝等在纖維素膜上引入了均勻分散的固體酸硼氧化物，然后摻入PVDF/LiDFOB/丁二腈（SN）聚合物電解質(zhì)，獲得了一種混合固態(tài)電解質(zhì)（纖維素/B₂O₃基電解質(zhì)）。研究顯示，來自硼氧化物的過量電子可調(diào)節(jié)電解質(zhì)的電化學(xué)動力學(xué)，促進(jìn)DFOB-分解，從而在鋰/電解質(zhì)界面形成富含Li₂CO₃/LiF的異質(zhì)結(jié)構(gòu)SEI層。

此外，硼氧化物（路易斯酸位點）和DFOB-陰離子（具有給電子特性）之間的分子間相互作用促進(jìn)了Li⁺的擴散，使鋰離子轉(zhuǎn)移數(shù)從纖維素基電解質(zhì)的0.34提高到纖維素/B₂O₃基電解質(zhì)的0.75。

圖2.?對稱電池性能

因此，纖維素/B₂O₃基電解質(zhì)與LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂（NCM622）配對后，在200次循環(huán)后的比容量為155 mAh g^-1，容量保持率為92%。此外，這種電解質(zhì)與高負(fù)載量的NCM正極（10 mg cm^-2）在軟包電池中搭配使用，可在50次循環(huán)中穩(wěn)定運行，容量保持率超過90%。

這項工作提供了一種通過調(diào)節(jié)SEI層成分來提高界面穩(wěn)定性的有效策略，從而在沉積/剝離過程中實現(xiàn)穩(wěn)定的鋰沉積行為。

圖3.?全電池性能

Inorganic-Rich Interphase Induced by Boric Oxide Solid Acid toward Long Cyclic Solid-State Lithium-Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202307677

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/01/b398110f4a/

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