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我国科学家利用原位构建“聚离子桥”提升全固态锂硫电池性能

我国科学家利用原位构建“聚离子桥”提升全固态锂硫电池性能

近日,南京航空航天大学宣益民教授团队开发出一种集成共价有机框架与聚离子液体相的新型复合固态电解质DHCSE@PIL,先通过席夫碱溶剂热法合成富含-SO3H的共价有机框架TpBD-(SO3H)2,以溶剂热法制备铝掺杂石榴石型电解质LALZO,将二者作为填料引入聚环氧乙烷基质,经两步溶液浇铸法制备出双层杂化复合固态电解质DHCSE,再通过吡咯烷鎓基离子液体Pyr13TFSI的原位聚合在电极-电解质界面构建PIL“聚离子桥”,得到最终的DHCSE@PIL电解质。该设计中,-SO3H基团通过静电作用等实现多硫化物的选择性捕获与固定,LALZO为Li+传输提供额外通道并降低聚合物结晶度,PIL“聚离子桥”则强化电极-电解质接触、优化锂盐配位环境并促进稳定固态电解质界面的形成。测试表明,DHCSE@PIL的离子电导率达0.74 mS cm-1、Li+迁移数为0.65,Li对称电池在3 mA cm-2下可稳定沉积/剥离超8000 h,高硫负载的Li|DHCSE@PIL|S全电池在0.5C下实现600次稳定循环且容量保持率达84.4%,Ah级软包电池的能量密度可达482 Wh kg-1,该电解质/界面协同策略为高性能全固态锂硫电池的固态电解质设计提供了新思路。


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