传统的锂离子电池(LIBs)在可达到的能量密度方面已接近其理论极限,因此需要新的化学物质来储存锂离子,以使其能量密度远超过今天基于嵌入机制运行的LIBs。自20世纪70年代以来,金属锂由于其较高的理论比容量(3860 mAh g?1)和极低的电极电位(-3.040 V与标准氢电极相比),而被作为广泛研究的负极材料。采用锂金属负极的锂金属电池(LMBs)可以克服LIBs的能量密度限制,但是,目前还有一些固有的技术障碍需要克服,例如锂枝晶生长和由此产生的不可控固体电解质界面(SEI)形成。这种界面不稳定性还与循环和过热期间金属锂的高反应性有关,这可能导致较差的循环性能和安全隐患。
鉴于此,瑞士弗里堡大学Ali Coskun教授报道了一种含有咪唑离子液体端基和全氟烷基链(F-IL)的凝胶聚合物电解质,通过聚合物主链中的路易斯酸性链段从根本上改变盐在凝胶电解质中的溶解度,从而实现高离子电导率和锂离子转移数。此外,F-IL 部分的存在降低了锂离子对二醇链的结合亲和力,使锂离子能够在凝胶网络内快速转移。这些结构特征使阴离子固定在离子液体链段上以减轻空间电荷效应,同时促进路易斯酸性聚合物中更强的阴离子配位和较弱的阳离子配位。结果,该凝胶聚合物电解质同时实现了高锂离子电导率(9.16 × 10-3 S cm-1 )和高锂离子迁移数(0.69),以及高达4.55 V的良好电化学稳定性,同时有效抑制了锂枝晶生长。
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