人們普遍認為固態聚合物電解質(SPE)的結晶相是離子絕緣體。
近日，深圳大學Yan-Fei Huang報道了在將偶極缺陷引入晶體后，鋰離子(Li+)可以在聚偏氟乙烯(PVDF)的結晶相中傳輸。
文章要點
1）通過增加鏈間距離，這些缺陷使-CH2CF2偶極子容易翻轉和振動，從而通過離子偶極相互作用觸發晶體中Li+的快速運動。這種從離子絕緣晶體到離子導電和缺陷晶體的意外轉變賦予PVDF基SPE極高的離子電導率，在25 °C時為7.8×10-4 S cm-1。
2）開發的SPE對鋰金屬陽極和高壓陰極都表現出很高的穩定性。尤其是固態Li//Li對稱電池在室溫下可以循環超過11000小時（>450天）。此外，固態全電池可以在5C（12分鐘）下非常快速地充電，在25 °C下400次循環后容量保持率約為100%。
這項工作為提高SPE的離子電導率并實現固態鋰金屬電池(LMB)的快速充電開辟了一條新途徑，即通過引入偶極缺陷將離子絕緣晶體轉化為快速離子導體。
參考文獻
Chen Dai, et al, Ion-Conductive Crystals of Poly (vinylidene fluoride) Enables Fast Charging Solid-State Lithium Metal Batteries, Energy Environ. Sci., 2024
DOI: 10.1039/D4EE03467H
