江苏大学考研，江苏大学考研复试线2023
成果简介
随着电动汽车及产品的发展，固态电解质锂金属电池已展现出广阔的应用前景。然而，锂的不均匀沉积、低离子电导率、窄电化学窗口和高界面阻抗限制了固态电池的安全性和性能。本文，江苏大学丁建宁教授、NingyiYuan等研究人员在《Langmuir》期刊发表名为“GrapheneOxideAerogelFoamConstructedAll-SolidElectrolyteMembranesforLithiumBatteries”的论文，研究开发了一种基于石墨烯用聚环氧乙烷(GSPE)填充的氧化物气凝胶框架。由此产生的均匀而有弹性的骨架结构形成了连续的锂离子吸附区，在保证界面处离子电流分布均匀的同时获得了较高的离子电导率，有效防止了锂的不均匀沉积，从而大大提高了电池的稳定性。综合电化学分析表明，GSPE在50°C时的离子电导率为4.12×10–4Scm–1。组装的LiFePO4(LFP)|GSPE|锂电池在0.1C下可稳定循环100次以上，对称锂电池在0.1mAcm-2下可连续电镀-剥离600小时以上.利用碳气凝胶结构实现锂离子均匀沉积的方法为全固态电池探索了一个新的可能研究方向。
图文导读
图1.GSPE电解液制备过程示意图。
图2.(a,b)纯PEO电解质表面形态。(c,d)含有10%GO的电解质形态。（e，f）未填充的PEO电解质的GO网络形态。(g,h)GSPE的剖面图。
图3.(a)锂离子在PEO晶体区迁移的示意图。(b)锂离子在PEO非晶区迁移的示意图。(c)不同GO内容的Arrhenius图。(d)在20、30、40和50°C下GSPE与10%GOEIS图。(e)GSPE在第1天、第15天、第30天和第45天的EIS图。
图4.(a)GSPE的稳态极化曲线，插图为极化前后的EIS图。(b)GSPE的线性扫描曲线。
图5.(a-c)用商业电解质、纯PEO基和GSPE基电池组装的电池电镀锂和沉积后负极的表面形貌。(d)基于纯PEO和GSPE锂电镀剥离曲线的对称电池。
图6.(a,b)GSPE和PEO电池在50和25°C下的循环性能。(c,d)GSPE和PEO电池在50和25°C下的倍率性能。
小结
这种多维网络结构的设计思路不仅对固体电解质具有重要意义，而且在具有高能量密度和安全性能要求的下一代锂电池中具有广阔的应用前景。
文献：https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.1c03432
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