固态电解质与Ce-Doped LiNbO3纳米纤维填充剂使高性能金属电池成为可能
Zhanghao Cheng1, Siyao Li1, Xingying Wu1
1School of Chemical & Environmental Engineering, China University of Mining and Technology-Beijing, Beijing 100083, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|March 6, 2026
概括
基酸纳米纤维增强了聚乙烯化物-co-hexafluoropropylene电解质,改善了稳定的固态金属电池的离子导电性和机械强度.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 聚乙烯化物-co-hexafluoropropylene (PVDF-HFP) 是固态金属电池的常见复合电解质矩阵.
- 由于PVDF-HFP的机械强度有限,这阻碍了其抑制树生长的能力,影响了电池性能.
- 加入填充剂对于提高复合电解质的离子导电性和机械强度至关重要.
研究的目的:
- 调查尼奥酸盐 (LiNbO3) 和Ce-doped尼奥酸盐 (LiNb0.9Ce0.1O3) 纳米纤维作为PVDF-HFP电解质中的填充剂的使用.
- 为了提高复合固体电解质的离子导电性,机械性能和树抑制能力.
- 为了评估使用增强复合体固体电解质的全细胞的性能.
主要方法:
- 合成LiNbO3和LiNb0.9Ce0.1O3纳米纤维的方法.
- 制造基于PVDF-HFP的复合固体电解质 (CSE),其中包含纳米纤维.
- 离子导电性,Li+转移数和机械性能的表征.
- 测试对称细胞的树抑制能力.
- 基于LiFePO4和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的全电池的组装和循环性能评估.
主要成果:
- LiNb0.9Ce0.1O3纳米纤维增强了盐解离,改善了离子导电性和CSE中的Li+转移数.
- 与LiNb0.9Ce0.1O3纳米纤维 (LNCO CSE) 结合的复合固体电解质表现出极好的树抑制,使对称细胞在0.1 mA cm-2下稳定运行超过1100小时.
- 液体液体液体LNCO CSE液体液体液体LiFePO4全细胞显示出高可逆特异容量 (136.9 mAh g-1在1C下600个循环后) 和良好的速率性能.
- 液体干燥LNCO CSE干燥LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2全电池在0.5°C的500个循环后实现了74.1%的容量保留.
结论:
- 酸纳米纤维是有效的填充剂,用于增强基于PVDF-HFP的复合固体电解质.
- 改进的电解质表现出优越的离子导电性,机械强度和树抑制.
- 开发的LNCO CSE显示出对高性能和持久的固态金属电池的重大承诺.
