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Ti3C2Tx MXene enhanced PEO/SN-based solid electrolyte for high-performance Li metal battery
Journal of Materials Science & Technology ( IF 11.2 ) Pub Date : 2024-09-15 , DOI: 10.1016/j.jmst.2024.09.001 Hao Xu , Shuai Liu , Zhiang Li , Fan Ding , Ting Wang , Ting Liu , Weimin Wang , Kaikai Song , Jie Liu , Lina Hu
Journal of Materials Science & Technology ( IF 11.2 ) Pub Date : 2024-09-15 , DOI: 10.1016/j.jmst.2024.09.001 Hao Xu , Shuai Liu , Zhiang Li , Fan Ding , Ting Wang , Ting Liu , Weimin Wang , Kaikai Song , Jie Liu , Lina Hu
Succinonitrile has shown significant promise for application in polymer electrolytes for solid-state lithium metal batteries due to its high ionic conductivity at low-temperature. However, the use of Succinonitrile is limited due to its corrosion of Li metal. Herein, we report a solid polymer electrolyte with high ionic conductivity (2.17 × 10−3 S cm−1 , 35 °C) enhanced by Ti3 C2 Tx . Corrosion of the Li anode is prevented due to the Succinonitrile molecules being efficiently anchored by Ti3 C2 Tx . Meanwhile, the coordination environment of Li+ is weakened due to the introduction of competitive coordination induction effects into the polymer electrolyte, resulting in efficient Li+ conduction. Furthermore, the mechanical properties of the electrolyte are enhanced by modulating the ratio of Ti3 C2 Tx to suppress the growth of Li dendrites. Therefore, Li||Li symmetric batteries deliver stable cycling up to 8000 h at 28 °C. LiFePO4 ||Li full batteries exhibit excellent cycling stability of 151.7 mAh g−1 with a capacity retention of 99.3 % after 300 cycles. This work not only presents a new idea to suppress the corrosion of the Li anode by Succinonitrile but also provides a simple, feasible, and scalable strategy for high-performance Li metal batteries.
中文翻译:
用于高性能锂金属电池的 Ti3C2Tx MXene 增强型 PEO/SN 基固体电解质
由于其在低温下的高离子电导率,琥珀腈在固态锂金属电池的聚合物电解质中的应用显示出巨大的前景。然而,由于琥珀腈对锂金属的腐蚀,其使用受到限制。在此,我们报道了一种通过 Ti3C2Tx 增强的具有高离子电导率 (2.17 × 10-3 S cm-1, 35 °C) 的固体聚合物电解质。由于琥珀腈分子被 Ti3C2Tx 有效锚定,因此防止了 Li 阳极的腐蚀。同时,由于在聚合物电解质中引入竞争性配位诱导效应,Li+ 的配位环境减弱,导致 Li+ 高效导电。此外,通过调节 Ti3C2Tx 的比例以抑制 Li 枝晶的生长,增强了电解质的机械性能。因此,Li||Li 对称电池在 28 °C 下可提供长达 8000 小时的稳定循环。 LiFePO4 ||锂满电池表现出 151.7 mAh g-1 的出色循环稳定性,循环 300 次后容量保持率为 99.3%。这项工作不仅提出了一种抑制琥珀腈对锂负极腐蚀的新思路,而且为高性能锂金属电池提供了一种简单、可行且可扩展的策略。
更新日期:2024-09-15
中文翻译:
用于高性能锂金属电池的 Ti3C2Tx MXene 增强型 PEO/SN 基固体电解质
由于其在低温下的高离子电导率,琥珀腈在固态锂金属电池的聚合物电解质中的应用显示出巨大的前景。然而,由于琥珀腈对锂金属的腐蚀,其使用受到限制。在此,我们报道了一种通过 Ti3C2Tx 增强的具有高离子电导率 (2.17 × 10-3 S cm-1, 35 °C) 的固体聚合物电解质。由于琥珀腈分子被 Ti3C2Tx 有效锚定,因此防止了 Li 阳极的腐蚀。同时,由于在聚合物电解质中引入竞争性配位诱导效应,Li+ 的配位环境减弱,导致 Li+ 高效导电。此外,通过调节 Ti3C2Tx 的比例以抑制 Li 枝晶的生长,增强了电解质的机械性能。因此,Li||Li 对称电池在 28 °C 下可提供长达 8000 小时的稳定循环。 LiFePO4 ||锂满电池表现出 151.7 mAh g-1 的出色循环稳定性,循环 300 次后容量保持率为 99.3%。这项工作不仅提出了一种抑制琥珀腈对锂负极腐蚀的新思路,而且为高性能锂金属电池提供了一种简单、可行且可扩展的策略。