锂金属电池(LMBs)的商业化高度依赖于开发高性能固体电解质，其应具有与液体电解质相当的高Li+导电性，有效抑制枝晶生长，不可燃性，电极/电解质亲密接触，并与最先进的锂电池工业制造兼容。在此，我们利用四臂交联剂开发了一种阳离子开环聚合(CROP)原位交联方法，并制备了交联凝胶聚合物电解质(c-GPE)，其中更密集和高效的三维(3D)交联聚合物网络使c-GPE具有较高的溶剂吸收能力和更好的氧化稳定性。此外，交联聚合物网络与溶剂之间的强相互作用降低了Li+的脱溶能垒，有利于Li+的均匀沉积。因此，采用原位制备的c-GPE的Li||LiFePO4电池在高倍率(2C)下(2000次循环，保留率78%)是迄今为止聚合物电解质基电池中寿命最长的电池之一。2号站合法吗？此外，当这种原位三维交联凝胶聚合物电解质与高压正极材料Ni0.6Mn0.2Co0.2O2一起应用时，Li|c-GPE|Ni0.6Mn0.2Co0.2O2电池可以提供迄今为止基于crop的电池中最好的循环性能和高不可燃性(300次循环，保留80%)。这些结果表明，通过原位聚合的专门设计，可以获得高性能的c-GPE，以满足实用、安全、高能量密度的LMBs的要求。

亮点

1、首次采用四臂交联剂通过阳离子开环聚合原位制备交联凝胶聚合物电解质(c-GPE)。

2、得到的三维交联网络使c-GPE具有较高的溶剂吸收和氧化稳定性。

3、交联网络与溶剂的相互作用降低了Li+的脱溶能，有利于Li+的均匀沉积。

4、Li|c-GPE|LiFePO4电池在高速率下表现出超长循环稳定性(2000次循环，在2C下保留78%)。

图文简介

(a)由BF3(起源于LiDFOB)引发的c-GPE原位制备工艺及PEE与DOL交联聚合机理示意图。(b)不同交联剂摩尔比和溶剂吸收量的GPEs的RT离子电导率。(c) c- gpe -50的光学图像。(d) c-GPE-50和h-PE的LSV曲线。




(a)用cm-LE和c-GPE-50对Li||Li对称电池进行极化试验。(b) cm-LE(蓝色)、b- le(黑色)、2号站合法吗？c- gpe -50(红色)和h-PE(绿色)的Li||LFP电池在2C时的循环性能。(c) Li|c- gpe -50|LFP、(d) Li|b- le |LFP和(e) Li|h-PE|LFP电池在2C时的电压分布。




(a,b)利用b- le和c-GPE-50研究Cu集电极上Li沉积的形态演变。对锂金属电极的面积容量为5毫安厘米−1。(c) FEC、b-LE和c- gpe -50的拉曼光谱。(d) b-LE和(e) c-GPE-50在不同温度下新鲜对称Li||Li细胞的EIS结果。(f) c-GPE-50和b-LE中Li+溶脱的Arrhenius行为。(g)量子化学模拟得到FEC与PP和p(PEE-DOL)的结合能。(h)不同电解质体系中电解液结构和拟议的脱溶机理示意图。




(a) Li||LFP和(b) Li||NMC622电池在低N/P比5.5:1和5:1时的循环性能。(c) c- gpe -50和b-LE(渗入隔膜)的火焰试验。(d) Li|c-GPE-50|NMC622软包电池在折弯、切割、冲孔等不同条件下的安全性试验。

论文信息

论文题目：In Situ 3D Crosslinked Gel Polymer Electrolyte for Ultra-Long Cycling, High-Voltage, and High-Safety Lithium metal Batteries

通讯作者：南开陈永胜/张洪涛