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Perovskite CsPbI3 Nanowire-Reinforced PEO Electrolytes Toward High-Rate All-Solid-State Lithium–Metal Battery
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2023-10-04 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c03565 Haitao Zhang 1 , Aili Jia 1 , Yuchen Wang 1 , Xuehai Fu 1 , Chongyu Liu 1 , Hongzhi Peng 1 , Hailong Tang 1 , Zhong Xu 1 , Junfeng Huang 1 , Weiqing Yang 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2023-10-04 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c03565 Haitao Zhang 1 , Aili Jia 1 , Yuchen Wang 1 , Xuehai Fu 1 , Chongyu Liu 1 , Hongzhi Peng 1 , Hailong Tang 1 , Zhong Xu 1 , Junfeng Huang 1 , Weiqing Yang 1
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Polymer solid-state electrolytes (SSEs) usually suffer from low ionic conductivity and interface instability between the electrolyte and lithium metal. Herein, a strategy using perovskite CsPbI3 nanowires (CsPbI3–NWs) to reinforce the poly(ethylene oxide) (PEO) electrolyte (PLN) has been developed to build a high-rate all-solid-state lithium–metal battery (ASSLMB). The principle is that the addition of CsPbI3–NWs significantly reduces the crystallinity of PEO and promotes the dissociation of Li+-ion, therefore leading to a large Li+-ion migration number (tLi+) (0.61) and excellent ionic conductivity (1.66 × 10–4 S cm–1) at 30 °C. Meanwhile, the lithium dendrite growth is effectively suppressed and a stable SEI is formed in the Li|PLN|Li ASSLMB. Moreover, the Li|PLN|LiFePO4 ASSLMBs possess remarkable rate capability (∼94.3 mAh g–1 under 5C), high Coulombic efficiency (CE) (∼99.7% on average), and cycling stability (8.6% capacity loss for 200 cycles at 0.8C) at 90 °C. This work reveals that CsPbI3–NW-reinforced PEO-based SSE is a good candidate to develop high-performance ASSLMBs by increasing the ionic conducting ability and promoting the formation of a stable electrochemical interface.
中文翻译：
钙钛矿 CsPbI3 纳米线增强 PEO 电解质用于高倍率全固态锂金属电池
聚合物固态电解质（SSE）通常存在离子电导率低以及电解质与锂金属之间界面不稳定的问题。在此，开发了一种使用钙钛矿CsPbI 3纳米线（CsPbI 3 –NWs）来增强聚环氧乙烷（PEO）电解质（PLN）的策略，以构建高倍率全固态锂金属电池（ASSLMB） ）。其原理是CsPbI 3 –NWs的加入显着降低了PEO的结晶度，促进了Li + -离子的解离，从而导致Li + -离子迁移数( t Li + ) (0.61)大，离子电导率优异(1.66 × 10 –4 S cm –1 ) 在 30 °C 时。同时，Li|PLN|Li ASSLMB中的锂枝晶生长得到有效抑制，并形成稳定的SEI。此外，Li|PLN|LiFePO 4 ASSLMB 具有出色的倍率性能（5C 下约 94.3 mAh g –1 ）、高库仑效率（CE）（平均约 99.7%）和循环稳定性（200 个循环容量损失 8.6%） 0.8℃）90℃。这项工作表明，CsPbI 3 –NW 增强的 PEO 基 SSE 是通过提高离子导电能力和促进稳定电化学界面形成来开发高性能 ASSLMB 的良好候选者。
更新日期：2023-10-04
中文翻译：
钙钛矿 CsPbI3 纳米线增强 PEO 电解质用于高倍率全固态锂金属电池
聚合物固态电解质（SSE）通常存在离子电导率低以及电解质与锂金属之间界面不稳定的问题。在此，开发了一种使用钙钛矿CsPbI 3纳米线（CsPbI 3 –NWs）来增强聚环氧乙烷（PEO）电解质（PLN）的策略，以构建高倍率全固态锂金属电池（ASSLMB） ）。其原理是CsPbI 3 –NWs的加入显着降低了PEO的结晶度，促进了Li + -离子的解离，从而导致Li + -离子迁移数( t Li + ) (0.61)大，离子电导率优异(1.66 × 10 –4 S cm –1 ) 在 30 °C 时。同时，Li|PLN|Li ASSLMB中的锂枝晶生长得到有效抑制，并形成稳定的SEI。此外，Li|PLN|LiFePO 4 ASSLMB 具有出色的倍率性能（5C 下约 94.3 mAh g –1 ）、高库仑效率（CE）（平均约 99.7%）和循环稳定性（200 个循环容量损失 8.6%） 0.8℃）90℃。这项工作表明，CsPbI 3 –NW 增强的 PEO 基 SSE 是通过提高离子导电能力和促进稳定电化学界面形成来开发高性能 ASSLMB 的良好候选者。
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