Indium-MOF as Multifunctional Promoter to Remove Ionic Conductivity and Electrochemical Stability Constraints on Fluoropolymer Electrolytes for All-Solid-State Lithium Metal Battery

含氟聚合物 阳极 材料科学 电解质 电化学 锂(药物) 无机化学 离子电导率 化学工程 结晶度 化学 电极 复合材料 聚合物 内分泌学 物理化学 工程类 医学
作者
Xiong Xiong Liu,Long Pan,Haotian Zhang,Cancan Liu,Mufan Cao,Min Gao,Yuan Zhang,Zeyuan Xu,Yaping Wang,ZhengMing Sun
出处
期刊:Nano-micro Letters [Springer Science+Business Media]
卷期号:17 (1): 249-249 被引量:23
标识
DOI:10.1007/s40820-025-01760-x
摘要

Abstract Fluoropolymers promise all-solid-state lithium metal batteries (ASLMBs) but suffer from two critical challenges. The first is the trade-off between ionic conductivity ( σ ) and lithium anode reactions, closely related to high-content residual solvents. The second, usually consciously overlooked, is the fluoropolymer’s inherent instability against alkaline lithium anodes. Here, we propose indium-based metal–organic frameworks (In-MOFs) as a multifunctional promoter to simultaneously address these two challenges, using poly(vinylidene fluoride–hexafluoropropylene) (PVH) as the typical fluoropolymer. In-MOF plays a trio: (1) adsorbing and converting free residual solvents into bonded states to prevent their side reactions with lithium anodes while retaining their advantages on Li + transport; (2) forming inorganic-rich solid electrolyte interphase layers to prevent PVH from reacting with lithium anodes and promote uniform lithium deposition without dendrite growth; (3) reducing PVH crystallinity and promoting Li-salt dissociation. Therefore, the resulting PVH/In-MOF (PVH-IM) showcases excellent electrochemical stability against lithium anodes, delivering a 5550 h cycling at 0.2 mA cm −2 with a remarkable cumulative lithium deposition capacity of 1110 mAh cm −2 . It also exhibits an ultrahigh σ of 1.23 × 10 −3 S cm −1 at 25 °C. Moreover, all-solid-state LiFePO 4 |PVH-IM|Li full cells show outstanding rate capability and cyclability (80.0% capacity retention after 280 cycles at 0.5C), demonstrating high potential for practical ASLMBs.
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