Spatially surface ion-aggregated solid polymer electrolyte with robust mechanical properties for lithium metal batteries

电解质 金属锂 材料科学 锂(药物) 聚合物 金属 聚合物电解质 离子 化学工程 固体表面 复合材料 电极 离子电导率 冶金 化学 化学物理 有机化学 物理化学 工程类 内分泌学 医学
作者
Junjie Lu,Bifu Sheng,Qiu Fang,Hongli Chen,Chuyang Li,Bin Wang,Qing-Qing Zhou,Minfeng Chen,Bo Liu,Jizhang Chen,Xuefeng Wang,Guiming Zhong,Xiang Han,Zhangquan Peng
出处
期刊:eScience [Elsevier BV]
卷期号:6 (3): 100462-100462 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.esci.2025.100462
摘要

Solid polymer electrolytes (SPEs) show great promise for solid-state lithium batteries, but achieving mechanical robustness and fast interfacial kinetics simultaneously poses critical challenges. Herein, we introduce a spatially surface ion-aggregated SPE (SIA-SPE), featuring a LiTFSI-enriched surface layer with a dense poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP) microstructure embedded in a polyethylene (PE) framework, enabled by leveraging the selective solubility of lithium salt and PVDF-HFP in fluoroethylene carbonate and dimethyl formamide co-solvents. The submicron salt-rich surface layer not only enhances lithium-ion transportation but also produces an anion-derived inorganic-rich solid electrolyte interphase with electrochemical stability and fast kinetics. In addition, the PE framework and lithium aluminum titanium phosphate nanofillers confine the crystallization of PVDF-HFP and induce a dense configuration with a β-rich phase. Consequently, the SIA-SPE delivers a remarkable tensile strength of 115 MPa and a high ambient ionic conductivity of 0.75 mS cm −1 . The SIA-SPE achieves a record-breaking performance, with a high critical current density of 10 mA cm −2 in Li||Li symmetric cells, stable cycling of 18000 cycles in Li||LiFePO 4 cells at 1.4 A g −1 , and a high capacity of 149.5 mAh g −1 over 350 cycles (8 mg cm −2 LiFePO 4 loading). Excellent performance in a high-voltage LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 cathode over 1100 cycles and stable cycling over 1000 cycles in pouch cells further demonstrate its scalability for practical applications. • A novel surface ion-concentrated SPE with a submicron salt-rich layer is designed to produce a highly conductive, inorganic-rich SEI. • The incorporation of a PE framework and LATP nanofiller confines the crystallization of PVDF-HFP and induces a β-rich phase with a dense morphology and robust mechanical properties. • A record high rate capacity of over 20 C and long-term cycling performance for 18000 cycles are achieved.
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
刚刚
科研人员完成签到,获得积分20
1秒前
JamesPei应助嘻嘻采纳,获得10
1秒前
烟花应助holly采纳,获得10
2秒前
迷人绮彤发布了新的文献求助10
3秒前
rico应助张洪洋采纳,获得10
3秒前
松果发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
草莓气泡完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
薇薇发布了新的文献求助10
10秒前
喔喔完成签到,获得积分10
10秒前
小顾完成签到 ,获得积分10
11秒前
12秒前
迷人绮彤完成签到,获得积分20
12秒前
十一发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
龙飞完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
13秒前
在水一方应助念安采纳,获得10
13秒前
14秒前
科研通AI6.3应助无语采纳,获得10
14秒前
gengwenjing完成签到,获得积分10
15秒前
BEGIN完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
hsh发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
你小子发布了新的文献求助10
18秒前
科研小白发布了新的文献求助10
18秒前
Copyright应助ycsqz采纳,获得10
18秒前
情怀应助开心就吃猕猴桃采纳,获得10
19秒前
科研通AI6.2应助Hanzeng_Wang采纳,获得10
20秒前
高分求助中
(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
Resistance Spot Welding Dataset for Automobile Body-in-White Quality Analysis 748
日本現代怪異事典 副読本 700
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 650
Machine Learning for Asset Management and Pricing 600
Numerical analysis of the coupled atmosphere-ocean models (CAO II). II 600
Models for the coupled atmosphere and ocean 600
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 7389801
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8996141
关于积分的说明 19145040
捐赠科研通 7026707
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3228703
关于科研通互助平台的介绍 2391013
邀请新用户注册赠送积分活动 2210117