الجيل البوليمري الكهربائي المتقاطع عالي الشدة لبطاريات الليثيوم المعدنية المستقرة

ملخص تعتبر الإلكتروليتات البوليمرية الهلامية (GPEs) واعدة جداً للتطبيق العملي لبطاريات الليثيوم المعدنية. ومع ذلك، فإن GPEs التقليدية لا تقاوم نمو الأشجار الليثيوم بشكل كبير وتحافظ على استقرار الدورة على المدى الطويل للبطارية بسبب أدائها الميكانيكي الضعيف. مستوحاة من هيكل حلقة الانزلاق للبولي روتاكسين (PRs)، قمنا بتطوير إلكتروليت بوليمري هلامي متقاطع ديناميكي (SCGPE) بمرونة استثنائية تبلغ 970.93% وقوة ميكانيكية تبلغ 1.15 ميجا باسكال، مما يساعد على تخفيف تغيير حجم الأقطاب والحفاظ على السلامة الميكانيكية لهيكل البطارية خلال الدورة. من الجدير بالذكر أن هياكل PRs يمكن أن توفر قنوات نقل أيونات سريعة للحصول على موصلية أيونية عالية تبلغ 1.73×10−3 S cm−1 عند 30 °م. بالإضافة إلى ذلك، فإن المجموعات القطبية القوية في SCGPE تقيد الحركة الحرة للأنيونات لتحقيق عدد نقل ليون الليثيوم عالي يبلغ 0.71، مما يساعد على تعزيز ديناميات نقل Li+ ويؤدي إلى ترسيب متجانس لـ Li+. بفضل هذه الميزات، تعرض خلايا Li|SCGPE‐3|LFP عمر دورة طويل ومستقر فوق 1000 دورة واحتفاظ عالي بالسعة (89.6% بعد 1000 دورة). حتى عند معدل مرتفع يبلغ 16C، توفر الخلايا سعة عالية تبلغ 79.2 مللي أمبير/جرام. توفر استراتيجية الربط المتقاطع في هذا العمل منظورًا جديدًا لتصميم GPEs المتقدمة لبطاريات الليثيوم المعدنية.