北理工AEM:超薄超韧固态电解质-锂复合体实现高稳定全固态锂金属电池

北2北

2022-04-13

  全固态锂电池（ASSLB）作为下一代储能系统有可能弥合高能量密度和运行安全之间的差距。然而，ASSLBs的应用在技术上受到了限制，因为其极弱的界面接触和枝晶生长容易导致固体电解质界面（SEI）不稳定。近日，北京理工大学王欣然、白莹、吴川等报道了一种厚度仅为8.5微米的杂化固态电解质-锂金属复合体能够实现空气稳定、界面兼容的全固态锂电池。

文章要点

1）研究人员通过将无机（LAGP）-有机(聚甲基丙烯酸乙二醇酯 PEGMA)杂化固态电解质在金属锂箔表面进行原位共聚而制备了PEGMA-LAGP-Li杂化复合体，这有助于增强全固态锂电池的空气稳定性和界面相容性。该杂化复合体具有最薄的厚度，其厚度仅为8.5微米，但是其力学性能仍然能够满足电池工作的需求。PEGMA-LAGP-Li杂化复合体能够实现131%的弹性形变和3 GPa的杨氏模量，这种刚柔并济的特性使其既能够抑制枝晶生长又可以缓解界面刚性接触。

2）无机LAGP填料的加入使得PEGMA的非晶性增强，因而能够在各种聚合物电解质中实现最高0.87的锂离子迁移数和高达2.37*10^-4 S/cm的室温离子电导率。

3）电解质的原位聚合使得全固态对称Li/Li电池能够实现长达3500h的稳定工作，临界电流密度也提高至0.5mA/cm²，这远高于非原位聚合手段所得电解质的700小时和0.2mA/cm²的电化学指标。

参考文献

Kun Zhang et al, 8.5 µm-Thick Flexible-Rigid Hybrid Solid–Electrolyte/Lithium Integration for Air-Stable and Interface-Compatible All-Solid-State Lithium Metal Batteries, Advanced Energy Materials, 2022

DOI: 10.1002/aenm.202200368

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200368?af=R