焦点资讯：每日前沿-清华&化物所联手发Nat. Nano:高离子导电率固态电解质

清华&大连化物所联手发Nat. Nanotech.:高离子导电率固态电解质

(资料图)

第一作者：Peiran Shi

通讯作者：康飞宇，贺艳兵；钟贵明

通讯单位：清华大学；中科院大连化物所

背景介绍

固体电解质是一种具有高安全性的固体离子导体电解质，其主要优点是高安全性，无有毒有机液体泄漏、低易燃性、不挥发、机械和热稳定性、易加工性等。然而，固体电解质高介电常数和溶剂低粘度系数，导致电解质中的锂盐离子传输缓慢，降低了电解质的能量密度。

在固态聚合物电解质中加入离子导电无机填料可有效降低聚合物的结晶度，并构建导电三维网络来提升电解质的离子导电性。然而，这样的改进方法提升效果有效，为了使固态离子电解质的能量密度进一步提高到液体基电解质的水平，急需一种新的改进方法。

本文要点

该工作提出了一种通过耦合陶瓷电介质和电解质来创建高通量Li+传输路径的策略，并通过将聚偏二氟乙烯和具有并排异质结结构(PVBL)的BTO-LLTO纳米线复合在一起，构建了一种高导电和介电复合固态电解质。

该电解质在25°C下具有相当高的离子电导率(8.2 × 10^-4 S /cm)，以该电解质构建的固态锂离子电池在180 mA/ g的电流密度下可稳定循环1500次。

图文解析

要点：

1. 图1展示了这种新型PVBL的BTO-LLTO电解质的合成策略和微观表征。

要点：

1. 图2测试了该改性电解质的电化学性能。

要点：

1. 图3探究了该PVBL电解质中锂盐解离和离子传输的过程。

要点：

1. 图4分析了PVBL电解质中离子传输机制。

要点：

1. 图5测试了以该电解质构建的NCM811/Li固态电池的电化学性能。

要点：

1. 图6通过表征和计算模拟展现了电池在运行过程中，电解质与电极界面的变化过程。

每日一句

The use of solid-state electrolytes can significantly improve the safety properties of lithium (Li) metal batteries. Solid-state polymer electrolytes are particularly attractive due to their flexibility, facile preparation and tight interface with electrodes. However, unlike liquid electrolytes with their high dielectric constant (relative permittivity, εr) and low-viscosity solvents that facilitate the dissociation of Li salts and ion transport to achieve high ionic conductivity8, solid-state polymer electrolytes have a limited ability to promote the ion-pair dissociation of Li salts and ion transport, leading to a quite low ionic conductivity.

大子刊还是有大子刊的实力的，要说这个材料体系有多新，或许并不见得，但该文层层递进的这种写法绝对是大多数审稿人喜欢的模式，且该工作把测试，表征，模拟融合在一起，相互印证，符合论文对他人工作具有一定启发性的要求。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41565-023-01341-2

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