Symmetrical Molecular Topology Enables Ultrathin Solid Polymer Electrolytes for Stable Lithium‐Metal Batteries

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作者
Kai Chen,Anjun Hu,Wei Yang,Yuanjian Li,Zhi Wei Seh,Fei Li,Jianping Long,Shimou Chen
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (3) 被引量:30
标识
DOI:10.1002/adfm.202513143
摘要

Abstract Solid polymer electrolytes (SPEs) have emerged as promising candidates for lithium‐metal batteries owing to their advantages in safety, flexibility, and processability. However, ultrathin SPEs (<10 µm) still face challenges in practical applications, including structural inhomogeneity, sluggish ion transport, and lithium dendrite penetration. This study breaks through the conventional paradigm of compositional modulation and proposes a symmetrical molecular topology design strategy based on 2,2‐Bis(4‐allyloxy‐3,5‐dibromophenyl)propane (BADBP) polymerization network. The diallyloxy symmetric structure of BADBP bridges and constructs a 3D crosslinked network, effectively repairing the pore defects in the poly(vinylidene fluoride‐co‐hexafluoropropylene) matrix, achieving an ultrathin thickness of 6 µm with high mechanical robustness and uniform ion channels. The bromophenyl groups in BADBP reduce the crystallinity of the matrix via steric hindrance effects, while the high bond energy of C─Br bonds endows the electrolyte with exceptional thermal stability. Moreover, bromine atoms electrostatically anchor TFSI⁻ anions, promoting lithium salt dissociation and forming a LiF/LiBr‐rich interphase layer. As a result, the modified Li||LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 cells demonstrate stable cycling at both room temperature and 60 °C, along with 5C fast‐charging capability. The pouch cell further passes nail penetration and high‐temperature safety tests. This work establishes a design paradigm for designing high‐performance ultrathin SPEs in lithium‐metal batteries.
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