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?天大何春年等EnSM：非晶三維碳誘導(dǎo)的自修復(fù)聚合物電解質(zhì)

基于聚環(huán)氧乙烷（PEO）的固態(tài)電解質(zhì)（SSE）因其與電極的出色粘附性和良好的加工性而極具吸引力。然而，由于其柔軟性，鋰枝晶很容易穿透PEO，從而導(dǎo)致電池性能下降和安全問(wèn)題。

圖1 自修復(fù)性能測(cè)試

天津大學(xué)何春年、新加坡國(guó)立大學(xué)Andrew Barnabas Wong等通過(guò)加入2 wt%的無(wú)定形三維碳(3DC)制備了一種新型自愈合PEO基SSE。由于3DC具有三維結(jié)構(gòu)，因此它能提供大量孔隙，使PEO鏈在機(jī)械上形成鉤環(huán)連接。此外，由于3DC的表面積較大，3DC與 PEO鏈之間的范德華力相互作用也會(huì)增強(qiáng)。

因此，3DC和PEO鏈之間的機(jī)械和化學(xué)作用使3DC與PEO基質(zhì)具有極佳的親和力。結(jié)果，添加了2 wt% 3DC的PEO基 SSE（PEO-2wt% 3DC）具有更高的離子導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和機(jī)械強(qiáng)度。

圖2 對(duì)此電池性能

此外，3DC與PEO基體之間流動(dòng)性的改善和強(qiáng)大的粘附力有助于SSE的自修復(fù)能力，從而可修復(fù)電池循環(huán)過(guò)程中形成的SSE裂縫。因此，所設(shè)計(jì)的SSE具有出色的電化學(xué)穩(wěn)定性，在鋰對(duì)稱電池（0.1 mA cm^-2、0.1 mAh cm^-2）中實(shí)現(xiàn)了5000 小時(shí)的穩(wěn)定循環(huán)，在1 C下的 LFP//Li全電池（0.31 mA cm^-2）中實(shí)現(xiàn)了850次長(zhǎng)期穩(wěn)定循環(huán)。

圖3 LFP//Li全電池性能

Self-healing polymer-based electrolyte induced by amorphous three-dimensional carbon for high-performance solid-state Li metal batteries. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102893

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