An Ultrarobust Composite Gel Electrolyte Stabilizing Ion Deposition for Long‐Life Lithium Metal Batteries

材料科学 气凝胶 电解质 锂(药物) 复合数 化学工程 纳米技术 电极 复合材料 医学 工程类 内分泌学 物理化学 化学
作者
Chenfeng Ding,Xuewei Fu,Hao Li,Jiayi Yang,Jinle Lan,Yunhua Yu,Wei‐Hong Zhong,Xiaoping Yang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:29 (43) 被引量:93
标识
DOI:10.1002/adfm.201904547
摘要

Abstract Lithium metal batteries (LMBs) possessing ultrahigh energy density are promising next‐generation battery systems, but the short cycle life and safety concerns caused by the uncontrollable growth of lithium dendrites impede their broad applications. Herein, to address these issues, an ultrarobust composite gel electrolyte (CGE) that can effectively stabilize ion deposition for LMBs is designed via fabricating a specially structured aerogel as the matrix. The gel electrolyte matrix with a 3D interconnected highly porous structures and good affinity with liquid electrolytes is fabricated via compositing bacterial cellulose (BC) and Li 0.33 La 0.557 TiO 3 nanowires (LLTO NWs) into an aerogel. The composite aerogel matrix demonstrates excellent wettability and liquid electrolyte uptake (586 ± 5%), and the resulting CGE presents exceptional Young's modulus of 1.15 GPa and an extremely high lithium‐ion transference number of 0.88. More significantly, the synergistic effect from the robust BC skeleton and LLTO NWs enabling stable ion deposition effectively suppresses the growth of lithium dendrites. Armed with the CGE, ultrastable symmetric Li/Li cells demonstrate a long cycle life of 1200 h and highly stable performance even at a high current density of 5 mA cm −2 . Furthermore, half cells with the CGE exhibit remarkable enhancement in capacity, cycling stability, and rate performance.
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