与采用石墨负极和有机电解液的锂离子电池相比，采用固态聚合物电解质（SPEs）的锂金属电池（LMBs）具有更高的能量密度和安全性。然而，要实现LMBs的长循环寿命并兼容高电压正极，关键在于正极与SPE之间的界面相容性优化，而非单一组分的性能提升。河南大学张锁江院士、瑞典吕勒奥理工大学Xiaoyan Ji等开发了一种双功能聚离子液体（PolyIL）基材料，其可同时作为SPE基体和正极粘结剂，通过高离子电导率和宽电化学稳定窗口的特性，构建了具有优异（电）化学兼容性的正极-SPE界面。此外，通过合理设计并引入富含C═O和─OH官能团的改性醋酸纤维素（CA）基PolyIL基底材料，利用其高负电性辅助锂离子迁移，同时增强SPE的机械强度。进一步采用原位聚合策略进行电池组装，有效改善了正极-SPE界面的物理相容性。基于上述创新，Li||LFP电池实现了超过1100次的长循环稳定性，而Li||NCM811电池在高达4.8 V的截止电压下仍能稳定工作。
图1 材料表征
图2 锂离子迁移动力学研究
图3 电池性能研究Solid Polymer Electrolyte with Compatible Cathode‐Electrolyte Interfacial Design Enabling Lithium Metal Batteries Operation at 4.8 V with Long Cycle Life. Advanced Materials 2025. DOI: 10.1002/adma.202501659
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