Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der aktuellen Technologie steigt die Nachfrage nach Lithium-Metall-Batterien für den Betrieb unter extremen Bedingungen. Allerdings weisen bestehende Elektrolytsysteme im Allgemeinen eine geringe thermische Stabilität, signifikante Nebenreaktionen an den Schnittstellen und eine unzureichende Ionenleitfähigkeit bei niedrigen Temperaturen auf, was erhebliche Herausforderungen für den sicheren Betrieb und die Langzeitstabilität der Batterien unter rauen Umgebungen darstellt. Daher ist die Entwicklung eines gelartigen Polymer-Elektrolyten (GPE) mit hitzebeständigen Eigenschaften besonders dringend. Diese Arbeit stellt eine doppelfunktionale Strategie vor, die auf einem nicht brennbaren Elektrolyten basiert und durch die synergistische Wirkung der intrinsischen Flammschutzeigenschaften und des Schnittstellenregulierungsmechanismus eine hervorragende thermische Stabilität und hohe Ionenleitfähigkeit erreicht. Dank der Selbstreinigungsfähigkeit und der gebildeten festen, anorganikareichen Grenzfläche garantiert dieser Elektrolyt den sicheren und stabilen Betrieb von Lithium-Metall-Batterien bei hohen Temperaturen. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die LiFePO₄/GPE/Li-Batterie nach 100 Zyklen bei 60 ℃ nahezu ihre Kapazität beibehält und bei einer niedrigen Temperatur von -20 ℃ 100 Zyklen bei einer Stromdichte von 0,1 C stabil durchführt. Das zusammengesetzte Soft-Pack kann zudem unter extremen Bedingungen wie Biegen, Falten und Schneiden weiterhin ein LED-Display antreiben. Zusammenfassend bietet das in dieser Arbeit entwickelte GPE-Elektrolytsystem eine effektive Lösung für hochsichere und stabile Lithium-Metall-Batterien mit einem breiten Temperaturbereich.

Gelpolymer-Elektrolyt;Hohe Sicherheit;Breiter Temperaturbereich;Schnittstellenstabilität