固态锂电池有望提高电池安全性能与能量密度,而固态电解质是其核心组成部分。固态电解质中复合聚合物电解质因其柔韧性好、界面阻抗低而备受关注。然而,复合聚合物电解质在室温下的离子导电率、离子迁移数和对电极的稳定性等方面仍有待改善。因此,设计一种具有较好电化学性能及对电极稳定的复合聚合物电解质具有重要意义。基于以上考虑,南开大学/郑州大学周震教授团队采用静电纺丝和熔融液浇铸的方法制备了纤维支撑的复合聚合物电解质,该电解质的离子电导率在30℃下为2.57× 10−4 S cm−1,离子迁移数达到0.6,电化学窗口为4.7V,基于该电解质的锂对称电池可稳定循环500小时。同时,基于该电解质的LiFePO4/Li和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/Li电池均可在30℃下循环100圈。此外,对电解质内部可能存在的离子传输机理也进行了讨论。该工作为应用于固态锂电池的复合聚合物电解质的制备提供了一种可行的方法。
该成果由南开大学材料科学与工程学院硕士研究生高龙雪作为第一作者完成,郑州大学化工学院直聘副研究员唐宾博士与南开大学周震教授为共同通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划、天津市科技局和天津国安盟固利新材料科技有限公司的资助。论文发表于Adv. Sustain. Syst. 2022, 6, 2100389,https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adsu.202100389。