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聚偏氟乙烯(PVDF)基鋰鹽聚合物少殘留溶劑結構的固體電解質是一種很有前途的固態電池候選材料。

近日，清華深圳國際研究生院康飛宇教授，Ming Liu，Yan-Bing He，在原子水平上揭示了PVDF基復合電解質的微觀結構，并論證了Li⁺相互作用環境決定了界面穩定性和離子傳輸能力。

文章要點

1）聚合物起到了“固體稀釋劑”的作用，填充物實現了均勻的溶劑分布。研究人員提出了用設計的2，2，2-三氟乙酰胺(TFA)取代傳統的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶劑來構建弱相互作用環境的通用策略。

2）TFA較低的Li⁺結合能形成豐富的聚集體，生成富含無機離子的界面相。三氟乙酸與聚偏氟乙烯和填料的相互作用越弱，電解液的離子電導率越高(7×10^?4 S cm^?1)。

3）固態Li||LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂電池在截止電壓分別為4.3V和4.5V的情況下分別穩定循環4900次和3000次，并在?20~45 °C和軟包電池中300 Wh kg^?1的高能量密度下提供優異的穩定性。

參考文獻

Ke Yang, et al, Weak-Interaction Environment in a Composite Electrolyte Enabling Ultralong-Cycling High-Voltage Solid-State Lithium Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c00976

https://doi.org/10.1021/jacs.4c00976