Small:含硅聚醚网络提高准固态锂金属电池安全性和界面稳定性

锂(Li)金属的理论容量比传统石墨材料(3860 vs 372 mAh g-1)高一个数量级,被认为是极有前途的高能量密度电池负极材料。准固态聚合物电解质(QSE)得到了广泛的研究,它是解决包括锂金属电池在内的可充电电池安全问题的有效策略。然而,现有电解质包括准固态聚合物电解质难以与还原性强的锂金属负极和氧化性高的金属氧化物正极同时兼容。因此,开发高安全性准固态聚合物电解质,且同时可以在正、负极材料表面形成耐高氧化和耐高还原电位的SEI层,是构建高能量密度、高安全性锂金属电池的有效手段。

图1  准固态锂金属电池中含硅的多功能网络结构在阴极和阳极上形成稳定固态电解质界面(SEI)层、以及聚合物交联网络抑制电解液挥发的示意图。

河南大学特种功能材料教育部重点实验室赵勇课题组研究人员设计了一种“含硅聚醚的多功能聚合物网络”,并证明了硅掺杂的聚合物网络结构作为一个多功能单元,不仅可以诱导在正负极表面形成稳定和稳健的富含LixSiOy的SEI层,同时解决了准固态锂金属电池中电解质与正负极的相容性问题,而且具有交联网络的聚合物骨架有利于抑制液态电解质的挥发,提高电池安全性(图1)。河南大学特种功能材料教育部重点实验室博士研究生张琦为论文第一作者,赵勇教授为论文通讯作者。该研究得到中组部、国家自然科学基金委、河南省科技厅、河南省教育厅和河南大学的支持。

论文信息:

A Multifunctional Silicon-Doped Polyether Network for Double Stable Interfaces in Quasi-Solid-State Lithium Metal Batteries

Qi Zhang, Xiao Liu, Hao Li, Zhijie Guo, Tengfei Bian, Xuebing Zhu, Niannian Zhan, Yong Zhao*

Small

DOI: 10.1002/smll.202106395

原文链接:https://doi.org/10.1002/smll.202106395