제어 가능한 수소 결합 네트워크를 가진 수소 결합 유기 구조 기반 전해질을 이용한 고체 상태 리튬 배터리

초록 안정적인 고체 상태 전해질(SSE) 없이 높은 이온 전도도와 전극/전해질 인터페이스의 합리적인 설계는 고체 상태 리튬 배터리에서 여전히 도전 과제로 남아 있습니다. 여기에서는 Li-이온 전도 성능이 우수한 수소 결합 유기 구조(LHOF) 전해질과 HOF-DAT@CNT 복합 양극을 기반으로 한 고성능 고체 상태 리튬-산소(Li−O2) 배터리가 처음으로 개발되었습니다. LHOF-DAT SSE의 백본에서 풍부한 동적 수소 결합 네트워크의 이점 덕분에 빠른 Li + 이온 이동(2.2×10−4 S cm−1), 높은 Li + 이동 수 (0.88), 그리고 5.05 V의 넓은 전기화학적 창이 달성되었습니다. LHOF-DAT SSE로 구성된 대칭 배터리는 균일한 침착으로 1400시간 이상의 안정적인 사이클 지속 시간을 보여주며, 이는 주로 균일하게 높은 Li + 플럭스를 촉진하는 점프 사이트와 Li + 이동 중 구조적 변화를 완화할 수 있는 수소 결합 네트워크 구조에서 비롯됩니다. LHOF-DAT SSE 기반 Li−O2 배터리는 높은 비특이 용량(10335 mAh g−1)과 150 사이클까지 안정적인 사이클 수명을 나타냅니다. 또한, LHOF-DAT SSE가 포함된 고체 상태 리튬 금속 배터리는 좋은 전하 속도 성능(0.5 C에서 129.6 mAh g−1)과 장기적인 방전/충전 안정성(210 사이클)을 제공합니다. LHOF-DAT SSE의 설계는 새로운 SSE 기반의 고체 상태 리튬 배터리 개발을 위한 길을 열어줍니다.