AFM：异质结构加速聚合物固态电解质中的锂盐解离

摘要：天津工业大学康卫民、邓南平、国家超级计算天津中心Geng Li等创新性地将一维铁电陶瓷基Bi4Ti3O12-BiOBr异质结纳米纤维（BIT-BOB HNFs）引入聚环氧乙烷（PEO）基质，构建了具有"解离区"和"加速区"的锂离子传导高速公路。研究显示，BI

基于聚合物固态电解质的固态锂金属电池（SSLMBs）的实际应用一直受到其低离子传导性和锂枝晶引起的短路的阻碍。

图1. 材料制备示意

天津工业大学康卫民、邓南平、国家超级计算天津中心Geng Li等创新性地将一维铁电陶瓷基Bi4Ti3O12-BiOBr异质结纳米纤维（BIT-BOB HNFs）引入聚环氧乙烷（PEO）基质，构建了具有"解离区"和"加速区"的锂离子传导高速公路。研究显示，BIT-BOB HNFs作为一维陶瓷填料，不仅可以构建长程有机/无机界面作为离子传输通道，还可以通过BIT-BOB HNFs的电偶极子层和内置电场为这些通道设置"解离区"和"加速区"，以促进锂盐的解离和锂离子的传输。作者采用实验测试和密度泛函理论计算验证了BIT-BOB HNFs在聚合物基体中的工作机制。

图2. 对称电池性能

结果，所获得的复合固态电解质表现出优异的锂离子电导率和迁移系数（50℃时分别为6.67×10-4 S cm-1和0.54）。组装后的锂对称电池具有良好的循环稳定性，循环时间超过4500 h。此外，LiFePO4||锂全电池在2200次循环后具有较高的库仑效率（>99.9%）和放电容量保持率（>87%）。此外，所制备的复合聚合物固态电解质在柔性软包电池中也具有良好的实际应用潜力。