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固态电解质在与电极界面接触不良、缺乏柔韧性、离子电导率低以及电化学稳定性不足等方面存在长期挑战,这些因素阻碍了其在实际应用中的推广。研究团队提出了一种基于无机相诱导有机相原位化学重构的新方法,研发出一种新型的有机-无机复合固态电解质材料,为延长固态电池的循环寿命开辟了新的技术途径。
该团队利用氯氧化锂(Li3OCl)表面的路易斯碱活性位点,成功诱导了界面处聚偏氟乙烯(PVDF)发生原位脱氟化氢反应,并生成了不饱和碳碳双键结构。这一反应使得有机-无机界面从传统的弱物理或化学结合转变为牢固的化学键合,从而构建了连续且传输能垒较低的锂离子传导通道。
这一策略实现了界面的化学重构,结合了无机材料的高离子电导率和高稳定性,以及聚合物材料的高柔韧性和高界面适配性。在此策略的指导下,研究团队成功制备了 PVDF-Li3OCl 复合固态电解质。
该电解质在电化学性能、力学稳定性和单离子传导特性方面均表现优异。使用该电解质及其隔膜的 NCA 三元固态电池,在 1C 倍率下实现了 350 次的稳定循环,容量保持率达到了 84.2%,展现出出色的循环稳定性。
相关研究成果已以“An innovative dehydrofluorinated composite gel electrolyte for enhanced solid-state batteries”为题,在《胶体与界面科学》(Journal of Colloid and Interface Science)期刊上发表。