Nieuwe zelfherstellende polymeerelektrolyt voor grensvlakstabiliteit in solid-state lithiumbatterijen

Vaste toestandlithiumbatterijen(SSLB's) hebben de aandacht getrokken vanwege hun hoge energiedichtheid en veiligheid. De volumetrische uitzetting/samentrekking van elektroden en aanhoudende zijreacties op het grensvlak veroorzaken echter mechanische spanningsschade en falen van het ionentransport op het grensvlak, waardoor de stabiliteit op de lange termijn wordt aangetast.

Om dit aan te pakken, rapporteerde een studie gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Materials een grensvlak zelfherstellende polymeerelektrolyt (SHPE) gebaseerd op gradiënt covalente-niet-covalente dynamische bindingen. Door middel van moleculaire engineering combineert dit materiaal zeer sterke boronesterbindingen met ultrasnelle, dynamisch reagerende waterstofbruggen, waardoor efficiënt zelfherstel bij kamertemperatuur van grensvlakdefecten in SSLB's mogelijk wordt.

Deze zelfherstellende elektrolyt vertoonde een goede ionische geleidbaarheid bij kamertemperatuur. Lithiumkobaltoxide (LCO)|SHPE|Li-buidelcellen die deze elektrolyt gebruiken, draaiden stabiel onder hoge spanning (4,6 V) en hoge kathodebelasting, en doorstonden veiligheidstests voor nagelpenetratie zonder thermische runaway. Deze strategie biedt een nieuw technisch traject voor de ontwikkeling van veilige solid-state batterijen met een hoge energiedichtheid.