Nano Letters：一种用于锂电池的具有导电氧化物增强型3D纳米纤维网络的柔性、机械坚固的固态电解质膜

Nanoyu

2021-06-09

利用三维（3D）锂离子导电陶瓷网络，如Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）石榴石氧化物导体，已被证明是在聚合物基复合材料中形成连续锂离子转移路径的一种有前途的策略。然而，脆性陶瓷导体纳米纤维形成的三维网络不能提供足够的力学适应性。

有鉴于此，美国特拉华大学Kun Kelvin Fu，浙江理工大学Yi Hu报道了开发了一种新型导电氧化物增强型3D离子导电网络，该网络具有高机械强度、柔性和离子导电性，并具有较高的比表面积，由导电氧化物纳米颗粒（如LLZO）和导电聚合物组成，作为用于固体锂电池的脆性导电陶瓷材料的一种机械强度较高的替代材料。

文章要点

1）研究人员采用复合聚合物电解质（PVDF−PEO和LiTFSI）共电纺法制备了LLZO纳米颗粒，并在聚合物纳米纤维中致密堆积，形成了三维网络。这种结构不仅提高了复合电解质的机械强度，而且进一步优化了锂离子的传输路径。

2）实验结果显示，50 °C时的电化学稳定窗口为5.02 V，50 °C时的离子电导率为1.05×10⁻⁴ S m⁻¹，在0.1 mA cm⁻²时，开发的锂/锂对称电池的电压在1000 h内保持稳定循环。所设计的全固态电池的放电比容量为147.6 mAh g⁻¹，在0.2 C下180次循环后的容量保持率为99.2%。

本工作为聚合物/无机固体电解质膜和固体锂电池的研究提供了新的进展。

参考文献

Mengmeng Zhang, et al, Flexible, Mechanically Robust, Solid-State Electrolyte Membrane with Conducting Oxide-Enhanced 3D Nanofiber Networks for Lithium Batteries, Nano Lett., 2021

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01704

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c01704