​NML：阐明硫化物/聚合物复合电解质中的离子传输现象

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​NML：阐明硫化物/聚合物复合电解质中的离子传输现象
尽管人们对用于固态电池（SSB）的无机/聚合物复合固态电解质（CSEs）有着极大的兴趣，但CSEs中潜在的离子传输现象尚未得到阐明。
​NML：阐明硫化物/聚合物复合电解质中的离子传输现象
图1 阐明CSEs的离子传输现象
延世大学Sang-Young Lee、高丽大学Sang Kyu Kwak等通过对CSEs中双渗透离子通道的形成和离子在无机-聚合物-电解质界面上的传导形成机制理解来解决这个问题。CSE模型由硫银锗矿型Li6PS5Cl（LPSCl）和凝胶聚合物电解质（GPE，包括作为离子传导介质的Li+-胶体复合物）组成。研究显示，LPSCl相在CSE中的渗流阈值很大程度上取决于GPE相的弹性。
此外，通过操纵GPE中Li+-胶体复合物的溶剂化/脱溶剂化行为，可促进离子在LPSCl-GPE界面上的传导。满足上述电解质要求的最佳CSE与无纺布多孔基底相结合，制成了薄而可扩展的n-CSE，其面积=8×6（cm×cm），厚度~ 40 μm。
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图2 阐明通过LPSCl-GPE界面的离子传输
所获得的n-CSE可与高容量负载的LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2正极（面积负载=39 mg cm-2）和石墨负极（负（N）/正（P）容量比=1.1）兼容，以制备SSB全电池。在这种受限的电池条件下，SSB全电池在25 ℃下表现出高体积能量密度（480 Wh Lcell-1）和稳定的循环性，远远超过了以前基于CSE的SSB所报告的值。
这种对CSE中离子传输现象的机理理解将为包括各种硫化物/聚合物电解质混合物在内的先进CSE设计提供一个通用的知识平台，并可用于其他基于非锂化学的新兴固态电池。
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图3 通过CSE实现实用的高能密度SSB全电池
Elucidating Ion Transport Phenomena in Sulfide/Polymer Composite Electrolytes for Practical Solid-State Batteries. Nano-Micro Letters 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01139-w

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