EnSM：克服锂盐相互扩散使双层聚合物电解质电池成为可能

基于聚合物电解质的固态锂金属电池在面对传统锂离子电池遇到的能量密度和安全问题时最有前景。使用两种不同的聚合物，一种用于正极，另一种用作电解质，带来了足够的能隙和化学稳定性，从而允许与正极和锂金属负极相容，可实现对高性能电池。

西班牙可替代能源合作研究中心（CIC energiGUNE）Pedro López-Aranguren等揭示了两种不同的双离子导电聚合物电解质之间发生的锂盐互扩散现象，该电解质由双（三氟甲磺酰基）亚胺锂]（LiTFSI）、聚（环氧乙烷）（PEO）和聚（碳酸丙烯酯）（PPC）组成。

图1 该工作中研究的两种配置的方案

其中，PPC由于其在氧化电位下的电化学稳定性而被用作正极电解质；而PEO作为固态电解质，提供高离子导电性和抗锂稳定性。

研究显示，由于LiTFSI容易迁移到更具溶解性的PEO中，将这些聚合物组合在同一装置中时会发生阴离子相互扩散现象，从而导致电池在几个循环内失效。而采用锂聚[（4-苯乙烯磺酰基）（三氟甲磺酰基）酰亚胺]（LiPSTFSI）代替 LiTFSI后，由于其阴离子被固定在聚合物主链上，可以避免聚合物相之间的盐迁移。

图2 聚合物相间Li⁺迁移的研究

因此，采用LiTFSI的LiFePO₄基固态锂金属电池在初始几个循环内失效，而使用LiPSTFSI的电池显示出优异的循环性能，在C/10下循环120次后容量保持率超过80%，库仑效率约为100%。

该工作为合理设计包括双层聚合物电解质（DLPEs）在内的固态锂金属电池铺平了道路，突出了聚合物和导电盐选择的相关性。

图3 DLPEs的长期电化学性能

Enabling double-layer polymer electrolyte batteries: overcoming the Li-salt interdiffusion. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.11.052

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EnSM：克服锂盐相互扩散使双层聚合物电解质电池成为可能

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