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AEM：高離子導電性（0.4 mS/cm）耐高壓（4.8V）復合聚合物電解質(zhì)！

單離子導電聚合物電解質(zhì)對于實現(xiàn)高性能固態(tài)鋰金屬電池特別有吸引力。

卡爾斯魯厄理工學院Stefano Passerini、Dominic Bresser等報道了一種基于聚硅氧烷的單離子導體(PSiO)。

圖1 材料合成及表征

PSiO是通過簡單的一步硫醇-烯反應合成的，當與聚（偏二氟乙烯-co-六氟丙烯）（PVdF-HFP）混合后，可形成自支撐且柔性的聚合物電解質(zhì)膜(PSiOM)。小分子有機碳酸鹽（57 wt%）的摻入可進一步實現(xiàn)高鋰離子電導率，例如，在20 °C時>0.4 mS cm^-1和40 °C時>0.8 mS cm^-1。此外，這種PSIOM還顯示出超過4.8 V的寬電化學穩(wěn)定性窗口。

圖2 PSiOM電解質(zhì)的電化學性質(zhì)

研究顯示，這種PSiOM電解質(zhì)允許高度可逆的對稱Li||Li電池循環(huán)以及高能 Li||LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂(NMC622)和Li||LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂(NMC811)電池在較高充放電倍率下的數(shù)百次穩(wěn)定循環(huán)。

此外，值得注意的是，具有高質(zhì)量負載正極的Li||NMC811電池在1.44 mA cm^-2的高電流密度下可提供超過76%的容量保持率，遠優(yōu)于采用液態(tài)有機碳酸酯基電解液的Li||NMC811電池。這些結果強調(diào)了精心設計的單離子導電聚合物電解質(zhì)在用于高能和高功率鋰金屬電池時的巨大潛力。

圖3 全電池性能

Polysiloxane-Based Single-Ion Conducting Polymer Blend Electrolyte Comprising Small-Molecule Organic Carbonates for High-Energy and High-Power Lithium-Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202200013

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