AEM：薄，高离子导电，机械坚固的固体电解质用于全固态锂电池

薄而坚固的固体电解质层对于实现超越最先进的锂离子电池（LIB）的全固态电池（ASSB）的理论能量密度至关重要。

在此，大邱庆北科学技术学院Yong Min Lee，韩国电子通信研究院Young-Gi Lee等人提出了一种简单且实用的策略即使用5 µm的多孔聚乙烯隔膜作为基底框架制造薄固体电解质膜。具体而言，在涂覆 Li6PS₅Cl (LPSCl) 固体电解质复合材料后，这种基于框架的固体电解质 (f-SE) 膜的厚度也可以减少至约 45 µm。与厚 LPSCl 颗粒相比，f-SE 膜的离子电导率略低，但 f-SE 膜在 Li||Li 对称电池中表现出高电导率和低过电势。

与采用传统 LPSCl 颗粒的电池相比，将其运用于 LiNi_0.7Co_0.15Mn_0.15O₂ 全电池中可提高可逆容量和倍率性能。f-SE 膜电池在 250 个循环中表现出优异的稳定性，同时保持高容量和库仑效率。值得注意的是，f-SE 膜显着增加了 ASSB 的能量密度（314 Wh kg⁻¹），超过了硫化物电池的报告值。

图1. 电池性能

总之，该工作基于多孔 PE 框架SE 薄膜的制造和表征。具体而言，它们表现出优异的机械性能（拉伸强度：44.1 MPa），并在 140 °C 的热收缩测试后保持完整结构，同时保持超薄的厚度（45 µm）。基于厚度优势，f-SE 膜表现出显着的离子电导（113 mS），几乎是传统 LPSCl 颗粒（53 mS）的两倍。

此外，本文采用f-SE膜和NCM711正极的ASSB全电池实现了314 Wh kg⁻¹和404 Wh L⁻¹的能量密度，超过了商用液体电解质的能量密度。在优异电导的影响下，带有f-SE膜的电池比传统LPSCl颗粒电池表现出更高的可逆容量和倍率性能。因此，f-SE膜表现出优异的机械强度、热稳定性和高电导率，使其成为大规模生产和商业化ASSB的有希望的候选者。

图2. 锂电池模型

Thin, Highly Ionic Conductive, and Mechanically Robust Frame-Based Solid Electrolyte Membrane for All-Solid-State Li Batteries， Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202302596

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