隨著便攜電子設備和電動汽車等領域?qū)︿囯姵啬芰棵芏群桶踩阅芤蟛粩嗵岣撸_發(fā)新型鋰離子電池迫在眉睫。鋰金屬電池因其更高的能量密度，有望實現(xiàn)在下一代儲能器件中的應用。然而，傳統(tǒng)的有機液體電解液在高溫下極易揮發(fā)且存在燃燒的重大安全隱患，而且液體電解液和鋰金屬之間易于發(fā)生副反應，造成鋰枝晶的生長，降低了電池的庫倫效率，因此很難和鋰金屬搭配使用。
針對上述問題，西安交通大學化工學院李明濤副教授、唐偉教授團隊與諾貝爾化學獎獲得者、美國得州大學奧斯汀分校約翰·班寧斯特·古迪納夫（John B Goodenough）教授，聯(lián)合報道了一種分層結(jié)構(gòu)的復合凝膠電解質(zhì)，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)有機液體電解液的升級，解決了與鋰金屬匹配性的問題。該復合電解質(zhì)由改性納米SiO2和升級的凝膠電解質(zhì)兩部分構(gòu)成，改性的SiO2顆粒和凝膠電解質(zhì)具有更好的親和性，升級后的半固態(tài)凝膠電解質(zhì)避免了電解液揮發(fā)、泄漏帶來的安全問題，極大提高了電解質(zhì)的安全性能，并且SiO2和凝膠電解質(zhì)間的協(xié)同作用使該復合凝膠電解質(zhì)對鋰金屬化學穩(wěn)定性良好，能夠抑制鋰枝晶的生長。基于上述復合凝膠電解質(zhì)策略的鋰金屬固態(tài)電池的循環(huán)性能和庫倫效率都顯著提高。
這項工作展示了一種解決鋰金屬負極與傳統(tǒng)液體電解質(zhì)之間的界面挑戰(zhàn)的新策略，為液體電解液在鋰金屬固態(tài)電池中的應用提供了新方向。
該項研究工作近日以“將傳統(tǒng)有機電解質(zhì)升級應對下一代鋰金屬電池：一種納米二氧化硅支撐的分級結(jié)構(gòu)凝膠聚合物電解質(zhì)”（Upgrading Traditional Organic Electrolytes toward Future Lithium Metal Batteries: A Hierarchical Nano-SiO2-Supported Gel Polymer Electrolyte）為題發(fā)表于國際能源領域權(quán)威期刊《美國化學會能源快報》（ACS Energy Letters，影響因子16.331）。西安交通大學化學工程與技術(shù)學院為本文的第一通訊單位，第一作者為課題組碩士研究生楊浦，李明濤副教授、唐偉教授以及古迪納夫教授為共同通訊作者。該工作得到國家自然科學基金，陜西省重點研發(fā)計劃等項目的資助，西安交通大學分析測試中心也提供了大量測試表征支持。
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