一种用于锂金属电池的自修复塑料陶瓷电解质，基于非质子动态聚合物网络
氧化物陶瓷电解质（OCEs）因其理论上具有的高弹性模量能有效抑制锂枝晶生长，在固态锂金属（Li0）电池领域展现出巨大应用潜力。然而实际应用中，OCEs难以承受超过1 mA/cm2的临界电流密度。导致OCEs失效的关键因素包括：晶界（GBs）促进的锂金属渗透、电极-OCE界面不受控的副反应，以及同样重要的缺陷演化（如孔隙生长和裂纹扩展）引发的局部电流集中与内部机械失效。
本研究通过动态交联非质子聚合物（含非共价-CH3⋯CF3键），将离子导电陶瓷材料与聚合物骨架复合，开发出塑性陶瓷电解质（PCE）。借助同步辐射X射线原位观测和冷冻透射电镜（Cryo-TEM）技术，我们发现PCE通过两步动态缺陷消除机制展现出自修复能力。该特性显著抑制了锂金属渗透热点和化学机械降解的产生，使Li0-Li0电池在1 mA/cm2电流密度下实现超过2000小时的稳定循环。
进一步通过在PCE与锂金属负极间引入聚丙烯酸酯缓冲层，配合4.2V零应变阴极，在近零堆叠压力条件下实现了>3600次的长循环寿命。
技术来源：https://doi.org/10.1038/s41467-024-53869-z
氧化物陶瓷电解质（OCEs）因其理论上具有的高弹性模量能有效抑制锂枝晶生长，在固态锂金属（Li0）电池领域展现出巨大应用潜力。然而实际应用中，OCEs难以承受超过1 mA/cm2的临界电流密度。导致OCEs失效的关键因素包括：晶界（GBs）促进的锂金属渗透、电极-OCE界面不受控的副反应，以及同样重要的缺陷演化（如孔隙生长和裂纹扩展）引发的局部电流集中与内部机械失效。
本研究通过动态交联非质子聚合物（含非共价-CH3⋯CF3键），将离子导电陶瓷材料与聚合物骨架复合，开发出塑性陶瓷电解质（PCE）。借助同步辐射X射线原位观测和冷冻透射电镜（Cryo-TEM）技术，我们发现PCE通过两步动态缺陷消除机制展现出自修复能力。该特性显著抑制了锂金属渗透热点和化学机械降解的产生，使Li0-Li0电池在1 mA/cm2电流密度下实现超过2000小时的稳定循环。
进一步通过在PCE与锂金属负极间引入聚丙烯酸酯缓冲层，配合4.2V零应变阴极，在近零堆叠压力条件下实现了>3600次的长循环寿命。
技术来源：https://doi.org/10.1038/s41467-024-53869-z