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  鋰金屬電池因其鋰金屬負(fù)極最低的電化學(xué)電位（-3.04 V）和最高理論容量（3860 mAh g^-1）而受到了廣泛關(guān)注，其相較于用石墨負(fù)極的鋰離子電池，能量密度可以提升約45%。然而鋰金屬表面非均勻的鋰離子沉積導(dǎo)致的枝晶生長(zhǎng)問(wèn)題造成的短路問(wèn)題和低庫(kù)倫效率也限制了其發(fā)展。利用固態(tài)電解質(zhì)替代液態(tài)電解質(zhì)是調(diào)節(jié)鋰離子沉積進(jìn)而抑制鋰枝晶生長(zhǎng)的有效手段。聚合物固態(tài)電解質(zhì)具有柔性，界面相容性好和安全性佳等優(yōu)點(diǎn)，但是其低離子電導(dǎo)和界面不穩(wěn)定性限制了其應(yīng)用。

  氟化策略近年來(lái)一直是聚合物固態(tài)電解質(zhì)的研究重點(diǎn)，因?yàn)榉呗钥梢栽阡嚱饘俦砻嫱ㄟ^(guò)形成諸如LIF等SEI組分從而使得鋰離子的沉積更加均勻，使得電池的循環(huán)穩(wěn)定性更佳。但是氟化聚合物一直面臨著原位聚合程度低，聚合動(dòng)力學(xué)慢等缺點(diǎn)。因此，開(kāi)發(fā)出原位聚合的氟化體系，克服氟化體系聚合困難的問(wèn)題并能夠利用氟化聚合物對(duì)鋰金屬的穩(wěn)定作用助力鋰電池的循環(huán)至關(guān)重要。

  近日，北京大學(xué)楊槐教授和北京科技大學(xué)胡威團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種利用熔噴布增強(qiáng)的部分氟化固態(tài)電解質(zhì)（PFMC-SPE）。其利用部分氟化的丙烯酸酯單體配方通過(guò)浸潤(rùn)熔噴布后紫外光聚合成膜構(gòu)筑出PFMC-SPE體系。該體系由于熔噴布而改善了力學(xué)性能；同時(shí)利用部分氟化的策略克服了氟化單體聚合難度高，聚合動(dòng)力學(xué)慢，聚合程度低的問(wèn)題，同時(shí)也保留了氟化體系通過(guò)SEI的形成對(duì)電化學(xué)性能的提升作用。PFMC-SPE具有優(yōu)異的室溫離子電導(dǎo)（1.0 mS/cm），同時(shí)具有寬的電化學(xué)穩(wěn)定窗口（大于5.0V）。此外，以鋰金屬為負(fù)極磷酸鐵鋰為正極的電池可以在30℃和1.0 C的倍率下循環(huán)750圈，放電容量從141.2 mAh g^-1增加到119.6 mAh g^-1，體現(xiàn)了優(yōu)越的循環(huán)穩(wěn)定性。該工作提出的價(jià)廉熔噴布增強(qiáng)和部分氟化策略在開(kāi)發(fā)下一代穩(wěn)定固態(tài)鋰電池方面十分具有前景。

【文章亮點(diǎn)】

  1.提出部分氟化的策略

圖5 電池性能 a)PFMC-SPE倍率性能。b) 不同倍率下Li/PFMC-SPE/LFP電池在30 ℃下循環(huán)的電壓曲線。c)Li/PFMC-SPE/LFP電池在30℃下1.0C時(shí)的放電比容量和庫(kù)侖效率。d) 不同循環(huán)圈數(shù)下Li/PFMC-SPE/LFP電池在30 ℃下循環(huán)的電壓曲線。e) 相似氟化體系循環(huán)性能對(duì)比。

  原文鏈接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2211285523009126