通过从致密功能化纳米粒子复合材料中创建三维带电纳米多孔网络获得高锂转移数电解质

高锂转移数（tLi+）电解质在锂离子和锂金属可充电电池技术中都很受欢迎。历史上，低 tLi+ 电解质通过允许电池内部的离子浓度梯度而妨碍设备性能，导致高内阻，最终限制了电池寿命、充电速度和能量密度。在此，我们报告了一种基于纳米粒子盐的电解质的合成和电化学特性，旨在提供高 tLi+。这些盐通过将金属氧化物纳米粒子与中性有机配体和连接的锂盐共同功能化而形成。当分散在导电液体如四甘醇中时，它们在适中的纳米粒子负载下自发形成带电的纳米多孔颗粒网络。从 −SO3– 到 −SO3BF3– 的连接阴离子化学的修改显示增强了电解质的离子导电性，通过促进离子对的解离。在粒子体积分数为 0.15 时，电解质以自支撑的纳米多孔凝胶形式存在，在室温下具有最佳离子导电性为 10–4 S/cm。在含有该电解质的对称锂金属电池上进行的恒流极化测量表明，电池短路时间 tSC 与施加的电流密度的平方成反比，tSC ∼ J–2，这与之前对低 tLi+ 的传统聚合物盐电解质的预测结果一致。我们的研究结果表明， tLi+ ≈ 1 且具有良好的离子对解离的电解质可以延缓锂枝晶的成核，并可能改善具有金属锂阳极的可充电电池中的锂电沉积。