Developing Dynamic Ion Transport Channels in Polymer Solid Electrolytes for High-Performance Lithium Metal Batteries

化学 电解质 锂(药物) 离子 快离子导体 溶剂化 离子键合 电导率 纳米技术 化学物理 化学工程 电化学 电极 材料科学 离子电导率 有机化学 物理化学 医学 工程类 内分泌学
作者
Qiang Lv,Lian Li,Xi Zhang,Runqi Wang,Ning Wen,Lijuan Xue,Haimei Wang,Lei Shen,Dairong Chen,Francesco Ciucci,John Wang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:147 (31): 27611-27623 被引量:33
标识
DOI:10.1021/jacs.5c05911
摘要

Solid polymer electrolytes (SPEs) are promising for next-generation solid-state lithium metal batteries owing to their electrochemical stability and high safety. However, limited ionic conductivity and poor interfacial stability have hindered their practical applications. To address these challenges, we propose a novel approach by incorporating trace amounts of sulfone (SL) into polyacrylic-based SPEs, purposely creating “dynamic ion transport channels.” Molecular dynamics simulations and experimental validation demonstrate that the optimal incorporation of SL (in situ-SL2) precisely tunes the solvation structure, establishing dense, multipoint coordination networks via gradient ion–dipole interactions. The inherent flexibility of SL facilitates rapid conformational changes and dynamic bridging with Li+ ions, reducing energy barriers for Li+ elastic hopping and thus enhancing ionic conductivity and lithium-ion transference numbers. Detailed interfacial analysis reveals that in situ SL2 SPE promotes the formation of a stable, inorganic-rich solid electrolyte interphase (SEI), effectively suppressing the metal dendrite growth. The LFP|In situ-SL2|Li cell exhibits over 91.7% capacity retention after 2000 cycles at 3 C, highlighting a superior performance and long-term stability. This work provides valuable insights into designing high-performance SPEs for long-lifetime and safe lithium metal batteries.
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
eternal_dreams完成签到 ,获得积分10
14秒前
壮观的谷冬完成签到 ,获得积分0
16秒前
23秒前
称心的高丽完成签到 ,获得积分10
27秒前
34秒前
DH完成签到 ,获得积分10
42秒前
AAA房地产小王完成签到 ,获得积分10
44秒前
光亮向真完成签到,获得积分10
51秒前
笔墨纸砚完成签到 ,获得积分10
53秒前
大海完成签到 ,获得积分10
58秒前
CadoreK完成签到 ,获得积分10
58秒前
1分钟前
与你共奋完成签到,获得积分10
1分钟前
诺奇完成签到,获得积分10
1分钟前
Lina完成签到,获得积分10
1分钟前
king完成签到 ,获得积分10
1分钟前
笨笨千亦完成签到 ,获得积分10
1分钟前
香蕉觅云应助与你共奋采纳,获得10
1分钟前
DoctorSUN完成签到,获得积分10
1分钟前
灵巧的熊猫完成签到,获得积分10
1分钟前
碧蓝邪欢完成签到,获得积分10
1分钟前
CodeCraft应助onmyway采纳,获得10
1分钟前
2分钟前
catyew完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
shuaiwen25完成签到,获得积分10
2分钟前
qqaeao完成签到,获得积分10
2分钟前
Sweet完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Akim应助活泼的厅厅采纳,获得30
2分钟前
斯文败类应助onmyway采纳,获得10
2分钟前
2385697574完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
Boring完成签到 ,获得积分10
2分钟前
23完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
吴老师完成签到 ,获得积分10
2分钟前
3分钟前
刻苦思枫发布了新的文献求助20
3分钟前
onmyway发布了新的文献求助10
3分钟前
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
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6444751
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8258564
关于积分的说明 17591477
捐赠科研通 5504262
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2901532
邀请新用户注册赠送积分活动 1878526
关于科研通互助平台的介绍 1718032