近日，電工研究所馬衍偉研究團隊在高性能固態(tài)電解質(zhì)界面設(shè)計方面取得新進展。

聚偏二氟乙烯聚合物與石榴石填料組成的有機-無機復(fù)合固體電解質(zhì)，在高能量固態(tài)鋰金屬電池領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用前景。然而，對空氣敏感的石榴石容易形成離子電導(dǎo)率差的高堿性殘留物，會降低電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率，并導(dǎo)致鋰離子電池高電壓正極材料不穩(wěn)定。

本研究通過在去除殘堿的石榴石表面上沉積10nm聚多巴胺涂層，增加石榴石電解質(zhì)在空氣中的穩(wěn)定性。石榴石的鑭原子和聚多巴胺的氨基之間存在大量的金屬-氮化學(xué)鍵，導(dǎo)致鋰離子在異質(zhì)界面上的吸附更強，激活了石榴石-聚多巴胺界面的電荷分布，形成了一種粒子間鋰離子快速傳導(dǎo)機制。制備的復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)呈現(xiàn)出較高的鋰轉(zhuǎn)移數(shù)約0.60、高室溫鋰離子傳導(dǎo)率1.52*10^-4S/cm和高截止上限電壓4.6V，以支持全固態(tài)高電壓鈷酸鋰（Li-LiCoO₂）電池的穩(wěn)定運行。本研究為設(shè)計高性能全固態(tài)鋰金屬電池提供了新的途徑。

復(fù)合固體電解質(zhì)設(shè)計合成示意圖、形貌結(jié)構(gòu)表征圖、理論計算示意圖

相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）上。研究工作由中科院電工所與化學(xué)所等單位合作完成，得到國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、中科院電工所科研基金、中科院青年促進會的支持。

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