了解混合固体电解质（HSE）中的离子输运行为对于实现高安全性的可充电锂金属电池（LMBs）具有重要意义。

近日，中国科学院过程工程研究所张锁江院士，张海涛研究员报道了开发了一种以Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃（LATP）陶瓷颗粒为骨架，以“盐中聚(离子液体)s”（“PolyIL-in-Salt”）离子凝胶为离子桥的新型固体“陶瓷离子凝胶”电解质。

文章要点

1）“PolyIL-in-Salt”离子凝胶前驱体的设计目的是改善固-固界面的化学相容性。分子动力学模拟揭示了盐浓度对“PolyIL-in-Salt”离子凝胶共配位分布的影响。此外，含有共配位的“PolyIL-in-Salt”离子凝胶不仅抑制了LATP与锂负极之间的寄生反应，而且还提供了有效的Li⁺传导途径。

2）得益于所设计的结构，“离子凝胶陶瓷”HSE在50 °C时表现出0.17 mS cm⁻¹的良好离子导电性。同时，所形成的固体电解质使Li/Li对称电池的长循环时间超过3500 h。此外，基于LiFePO₄和高电压LiCoO₂正极制备的全固态锂金属电池分别可提供160.0 mAh g⁻¹和125.0 mAh g⁻¹的容量。

本研究为合理设计具有高效粒间锂离子导电、相容、稳定、紧凑、耐用的电极-电解质界面的固体电解质提供了理论依据。

参考文献

Xianli Song, et al, Unraveling the Synergistic Coupling Mechanism of Li⁺ Transport in an“Ionogel-in-Ceramic”Hybrid Solid Electrolyte for Rechargeable Lithium Metal Battery, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202108706

https://doi.org/10.1002/adfm.202108706