具有选择性阳离子传输增强与延缓锂枝晶形成的聚合物-粘土纳米复合固态电解质

摘要 使用液体电解质的商业化锂离子电池（LIBs）具有较高的燃烧或爆炸风险。在 LIBs 中使用固态电解质是克服传统液体电解质系统缺点的有前景的方法，但它们通常具有较低的离子电导率和锂离子迁移率。在此，报道了一种紫外交联复合聚合物-粘土电解质（U-CPCE），其由耐用的半互穿聚合物网络（semi-IPN）离子传输基质（ETPTA/PVdF-HFP）和通过一步原位紫外固化法制备的二维超薄粘土纳米片组成。在剥离粘土纳米片的辅助下，U-CPCE 展现出坚固且柔韧的特性，在室温下的离子电导率超过 10 −3 S cm −1。因此，基于 U-CPCE 的 LIBs 展现出 152 mAh g −1 的初始放电容量（LiCoO 2 半电池在 0.2 C 下），与传统的基于液体电解质的电池相当。此外，由于显著提高的 Li + 迁移数（ t Li+ = 0.78）以及对金属锂表面锂枝晶形成的抑制，它们表现出优异的循环性能（在 0.5 C 下循环 200 次后容量保持率为 96%）。此外，还进行了分子动力学（MD）研究以阐明提高离子电导率的机制。U-CPCE 设计可为未来的全固态锂离子电池提供机遇。