Diseño y preparación de electrolitos compuestos cuasi-sólidos completamente orgánicos y rendimiento de baterías de metal de litio

Lin-ying Zheng ,  

Yu-heng Lu ,  

Ying-lei Liang ,  

Zhi-tao Zou ,  

You-chen Tang ,  

Bing-na Zheng ,  

Shao-hong Liu ,  

摘要

El desarrollo de electrolitos sólidos de alto rendimiento es clave para mejorar el rendimiento integral de la próxima generación de baterías de litio sólidas. Para mejorar los problemas comunes de los electrolitos poliméricos sólidos tradicionales, como la baja resistencia mecánica, baja conductividad iónica y mala estabilidad de la interfaz, generalmente es necesario introducir rellenos funcionales. Sin embargo, los rellenos inorgánicos comunes tienen baja compatibilidad con la matriz polimérica, lo que conduce a la formación de poros en la red compuesta, causando deterioro en las propiedades mecánicas, canales de transporte iónico desiguales y agravación de reacciones secundarias locales. En vista de ello, este estudio diseñó un tipo de relleno funcional de poliamida aromática rígida modificada con cianuro (CY-PPTA) y construyó un electrolito compuesto cuasi-sólido completamente orgánico a base de PVDF. Las fuertes interacciones entre las cadenas de poliamida aromática promovieron la formación de nanopartículas rígidas; además, la sinergia entre los grupos cianuro, amida y el PVDF permitió que CY-PPTA no solo actuara como el armazón mecánico del electrolito sólido, mejorando su resistencia mecánica, sino también facilitara la disociación de la sal de litio y la migración de iones de litio, formando canales de transporte iónico continuos y eficientes (conductividad iónica 8.12×10⁻⁴ S·cm⁻¹) e induciendo la formación de una SEI estable rica en LiF en la superficie del metal de litio, lo que finalmente contribuyó a la estabilidad del ciclo de la batería completa Li|LiFePO₄ (con una retención de capacidad del 88 % después de 1300 ciclos a 5,0 C). Este trabajo proporciona una nueva vía para el desarrollo de electrolitos sólidos novedosos.

关键词

Electrolito polimérico cuasi-sólido; batería de metal de litio; relleno orgánico; alta resistencia mecánica; alta conductividad iónica

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