Neuer selbstheilender Polymerelektrolyt für Grenzflächenstabilität in Festkörper-Lithiumbatterien

FestkörperLithiumbatterien(SSLBs) haben aufgrund ihrer hohen Energiedichte und Sicherheit Aufmerksamkeit erregt. Die volumetrische Ausdehnung/Kontraktion der Elektroden und anhaltende Nebenreaktionen an der Grenzfläche verursachen jedoch Schäden durch mechanische Belastung und einen Ausfall des Ionentransports an der Grenzfläche, was die Langzeitstabilität beeinträchtigt.

Um dieses Problem anzugehen, berichtete eine in der Zeitschrift Advanced Materials veröffentlichte Studie über einen selbstheilenden Polymerelektrolyten (SHPE) an der Grenzfläche, der auf kovalent-nichtkovalenten dynamischen Gradientenbindungen basiert. Durch Molekulartechnik kombiniert dieses Material hochfeste Boronsäureesterbindungen mit ultraschnellen, dynamisch reagierenden Wasserstoffbrückenbindungen und ermöglicht so eine effiziente Selbstreparatur von Grenzflächendefekten in SSLBs bei Raumtemperatur.

Dieser selbstheilende Elektrolyt zeigte bei Raumtemperatur eine gute Ionenleitfähigkeit. Lithium-Kobalt-Oxid (LCO)|SHPE|Li-Pouch-Zellen, die diesen Elektrolyten verwenden, liefen unter Hochspannung (4,6 V) und hoher Kathodenbelastung stabil und bestanden Nagelpenetrationssicherheitstests ohne thermisches Durchgehen. Diese Strategie bietet einen neuen technischen Weg zur Entwicklung sicherer Festkörperbatterien mit hoher Energiedichte.