人们普遍认为固态聚合物电解质(SPE)的结晶相是离子绝缘体。
近日，深圳大学Yan-Fei Huang报道了在将偶极缺陷引入晶体后，锂离子(Li+)可以在聚偏氟乙烯(PVDF)的结晶相中传输。
文章要点
1）通过增加链间距离，这些缺陷使-CH2CF2偶极子容易翻转和振动，从而通过离子偶极相互作用触发晶体中Li+的快速运动。这种从离子绝缘晶体到离子导电和缺陷晶体的意外转变赋予PVDF基SPE极高的离子电导率，在25 °C时为7.8×10-4 S cm-1。
2）开发的SPE对锂金属阳极和高压阴极都表现出很高的稳定性。尤其是固态Li//Li对称电池在室温下可以循环超过11000小时（>450天）。此外，固态全电池可以在5C（12分钟）下非常快速地充电，在25 °C下400次循环后容量保持率约为100%。
这项工作为提高SPE的离子电导率并实现固态锂金属电池(LMB)的快速充电开辟了一条新途径，即通过引入偶极缺陷将离子绝缘晶体转化为快速离子导体。
参考文献
Chen Dai, et al, Ion-Conductive Crystals of Poly (vinylidene fluoride) Enables Fast Charging Solid-State Lithium Metal Batteries, Energy Environ. Sci., 2024
DOI: 10.1039/D4EE03467H
