Polyfluorinated crosslinker-based solid polymer electrolytes for long-cycling 4.5 V lithium metal batteries

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作者
Lingfei Tang,Bowen Chen,Zhonghan Zhang,Chang‐Qi Ma,Junchao Chen,Yage Huang,Fengrui Zhang,Qingyu Dong,Guoyong Xue,Daiqian Chen,Chenji Hu,Shuzhou Li,Zheng Liu,Yanbin Shen,Qi Chen,Liwei Chen
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:14 (1) 被引量:56
标识
DOI:10.1038/s41467-023-37997-6
摘要

Solid polymer electrolytes (SPEs), which are favorable to form intimate interfacial contacts with electrodes, are promising electrolyte of choice for long-cycling lithium metal batteries (LMBs). However, typical SPEs with easily oxidized oxygen-bearing polar groups exhibit narrow electrochemical stability window (ESW), making it impractical to increase specific capacity and energy density of SPE based LMBs with charging cut-off voltage of 4.5 V or higher. Here, we apply a polyfluorinated crosslinker to enhance oxidation resistance of SPEs. The crosslinked network facilitates transmission of the inductive electron-withdrawing effect of polyfluorinated segments. As a result, polyfluorinated crosslinked SPE exhibits a wide ESW, and the Li|SPE|LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 cell with a cutoff voltage of 4.5 V delivers a high discharge specific capacity of ~164.19 mAh g-1 at 0.5 C and capacity retention of ~90% after 200 cycles. This work opens a direction in developing SPEs for long-cycling high-voltage LMBs by using polyfluorinated crosslinking strategy.
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