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通过非对称取代策略增强石墨二炔的区域电势差促进复合聚合物固态电解质中的Li+迁移

Enhanced Regional Electric Potential Difference of Graphdiyne Through Asymmetric Substitution Strategy Boosts Li+ Migration in Composite Polymer Solid-State Electrolyte

Chao Jiang, Kaihang Wang, Luwei Zhang, Chunfang Zhang, Ning Wang
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期刊 / 来源Nano-Micro Letters
卷/期/页17 / 1
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关键词:固态电解质石墨二炔离子电导率Li+迁移非对称取代锂电池聚合物电解质

摘要整理

低离子电导率是聚合物固态电解质的主要瓶颈。针对此问题,提出了增强区域电势差(EREPD)设计理念,用于调控复合聚合物固态电解质(CPSEs)中纳米填料与其他组分的相互作用。在保持石墨二炔(GDY)骨架周期结构的前提下,通过非对称取代策略制备了甲氧基取代的石墨二炔(OGDY),增大了GDY每个重复单元内的电势差。OGDY二维平面上交错分布的富电子区域和缺电子区域通过Lewis酸碱对相互作用增加了自由Li+浓度。相邻的电子富集区(ERR)和电子缺陷区(EDR)形成均匀分布的EREPD,创造连续的电势梯度,协同促进Li+的高效迁移。OGDY/聚氧化乙烯(PEO)复合材料表现出高离子电导率(1.1×10⁻³ S cm⁻¹)和离子迁移数(0.71)。加速的Li+迁移促进了均匀致密的固体电解质界面(SEI)层形成,并抑制了锂枝晶生长。以此为概念验证,采用OGDY/PEO组装的Li||Li对称电池、Li||LiFePO₄全电池和软包电池均表现出良好性能,证明了EREPD设计策略在改善CPSEs性能中的有效性。

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