Puzzle-like molecular assembly of non-flammable solid-state polymer electrolytes for safe and high-voltage lithium metal batteries

金属锂 锂(药物) 材料科学 电解质 化学工程 聚合物 金属 碳酸乙烯酯 离子键合 储能 电导率 电化学 聚碳酸酯 盐(化学) 高分子化学 甲基丙烯酸酯 高压 高氯酸锂 乙二醇 磷酸铁锂 离子 电极 离子电导率
作者
Junjie Chen,Changxiang He,Xudong Peng,Jin Li,Xiaosa Xu,Yin Zhou,Junling Shen,Jing Zhi Sun,Yiju Li,Tianshou Zhao
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 8494-8494 被引量:18
标识
DOI:10.1038/s41467-025-63439-6
摘要

Developing safe and high-voltage solid-state polymer electrolytes for high-specific-energy lithium metal batteries holds great promise. However, low ionic conductivity, limited Li+ transference number, narrow voltage window, and high flammability greatly hinder their practical applications. Herein, we propose a puzzle-like molecular assembly strategy to construct a solid-state polymer electrolyte via in situ polymerization. The triallyl phosphate and 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl methacrylate segments are spliced into the vinyl ethylene carbonate matrix to enhance anion affinity and promote lithium salt dissociation, resulting in a high ionic conductivity of 0.432 mS cm-1 and a Li+ transference number of 0.70 at 25 °C. Meanwhile, the polymer electrolyte exhibits a high oxidation voltage of 5.15 V, enabled by its intrinsic high-voltage tolerance and the formation of a robust inorganic-rich interphase. As a result, the Li||LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 cell maintains stable performance for 300 cycles and reliably cycles even with an application-oriented mass loading of 15.8 mg cm-2. The 2.6-Ah Li||LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 pouch cell reaches a high specific energy of 349 Wh kg-1. Furthermore, the developed polymer electrolyte displays superior nonflammability and the Li||LiFePO4 cell exhibits stable cycling for over 120 cycles at 100 °C. Both accelerating rate calorimetry and nail penetration tests verify the high safety of the pouch cells using the designed polymer electrolyte, showing the potential for practical applications. Low conductivity and poor thermal safety limit solid polymer electrolytes for lithium metal batteries. Here, authors present a puzzle-like molecular design that enhances salt dissociation and stability, enabling safe, high-voltage batteries with improved cycling performance.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
深情安青应助舍不得你采纳,获得10
1秒前
沉默小玉发布了新的文献求助10
1秒前
奋斗靖仇完成签到,获得积分10
2秒前
等待发布了新的文献求助10
2秒前
丸子完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
Faith完成签到,获得积分10
3秒前
Sweety_完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
Cen完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
蓝蓝完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
liuyuyyy完成签到,获得积分10
6秒前
小蘑菇应助小栩采纳,获得10
8秒前
时光完成签到,获得积分10
9秒前
liuyuyyy发布了新的文献求助10
10秒前
忐忑的鬼神完成签到,获得积分10
10秒前
科研小蔡发布了新的文献求助30
10秒前
开心盼秋完成签到,获得积分10
11秒前
wl发布了新的文献求助10
11秒前
务实狗应助www采纳,获得10
12秒前
海皇星空完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
大气的雁桃完成签到 ,获得积分10
17秒前
chuanzhi完成签到,获得积分10
17秒前
song_song完成签到,获得积分10
18秒前
彭于晏应助阿饭采纳,获得10
18秒前
在水一方应助等待采纳,获得10
19秒前
芋圆发布了新的文献求助10
20秒前
孙老师完成签到 ,获得积分10
20秒前
哇塞战神发布了新的文献求助10
21秒前
22秒前
22秒前
沉默小玉发布了新的文献求助10
23秒前
C1发布了新的文献求助10
24秒前
外向千亦完成签到,获得积分10
24秒前
25秒前
emlf11完成签到,获得积分10
26秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
Molecular Mechanisms of Photosynthesis, 4th Edition 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7265260
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8886218
关于积分的说明 18780658
捐赠科研通 6942906
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3202856
关于科研通互助平台的介绍 2376023
邀请新用户注册赠送积分活动 2178782