固态电解质长期以来在与电极接触不佳、缺乏柔韧性、离子电导率低以及电化学稳定性不足等方面存在挑战,这些问题阻碍了其广泛应用。一个研究团队提出了一种通过无机相诱导有机相原位化学重构的方法,成功研发出一种新型有机-无机复合固态电解质材料,为延长固态电池的循环寿命开辟了新途径。
该团队利用氯氧化锂(Li3OCl)表面的路易斯碱活性位点,促进了界面处聚偏氟乙烯(PVDF)发生原位脱氟化氢反应,从而生成含有不饱和碳碳双键的结构。这一反应将原本依靠物理或化学结合的有机-无机界面转变为通过强化学键连接,构建了连续且传输能垒较低的锂离子传导通道。
通过这种界面化学重构策略,成功结合了无机材料的高离子电导率和高稳定性,以及聚合物材料的高柔韧性和良好的界面适配性。基于此策略,研究团队制备了 PVDF-Li3OCl 复合固态电解质。
这种电解质在电化学性能、力学稳定性和单离子传导特性方面均表现出色。当其被用于 NCA 三元固态电池的电解质隔膜时,在 1C 倍率下实现了 350 次的稳定循环,电池容量保持率达到了 84.2%,显示出优异的循环稳定性。
这项研究成果已以“An innovative dehydrofluorinated composite gel electrolyte for enhanced solid-state batteries”为题,发表在《胶体与界面科学》(Journal of Colloid and Interface Science)期刊上。