云南大学郭洪/谢继阳EnSM：功能纳米片填料提高PEO电解质4倍离子电导率

基于聚合物电解质的固态锂金属电池可满足高能量密度的要求并缓解安全问题，但聚合物电解质存在锂离子迁移率低和机械强度弱的问题。因此，寻找功能性填料来提高现有聚合物电解质的性能并探索其在离子传输中的作用，是一项非常实用的策略，具有重要意义。

图1. 材料表征

云南大学郭洪、谢继阳等基于结构设计和表面功能化，构建了一种具有正电荷场的片状材料，以调节电解质中的离子传输。

研究发现，层状结构可降低聚合物的结晶度，表面氮原子可促使Li⁺均匀分布；同时，通过快速加热技术在填料表面产生的氧缺陷可以限制TFSI-的移动，并提高Li⁺在电解质中的迁移速率。

因此，值得注意的是，VO,N-CECN/PEO电解质的离子电导率在室温下达到1.08×10^-5 S cm^-1，几乎是纯PEO电解质的五倍。

图2. 对称电池性能

令人印象深刻的是，组装的锂金属对称电池可以在0.8 mA cm^-2的电流密度下稳定地沉积/剥离。此外，基于VO,N-CECN/PEO电解质的全固态NCM811/Li电池显示出卓越的循环稳定性，在0.3 C下循环200次后，最终容量达到135 mAh g^-1，而PEO/LiTFSI电解质体系的最终容量仅为42 mAh g^-1。这些发现表明，功能填料可改善聚合物的电化学特性，并为高性能固态电解质提供可行的设计方案。

图3. 全固态锂金属电池性能

Functional nanosheet fillers with fast Li+ conduction for advanced all-solid-state lithium battery. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102954