江西师范大学周炳华新发现：垂直排列的空心介孔二氧化硅棒，使复合聚合物电解质具有快速离子传导，适用于锂金属电池
论论资讯 ｜ 2024-04-27 ｜
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Advanced Functional Materials
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Vertically Aligned Hollow Mesoporous Silica Rods Enabling Composite Polymer Electrolytes with Fast Ionic Conduction for Lithium Metal Batteries
Deng T.; Han Q.; Liu J.; Yang C.; Wang J.; Wang M.; Wang Z.; Zhou B.
Published：2024-04-18
DOI：10.1002/adfm.202311952
研究背景
现今，锂金属电池在能源存储领域备受瞩目，但其性能仍面临诸多挑战。其中，复合聚合物电解质的设计一直备受关注，然而目前常见的问题是填充物随机分散在聚合物基质中，导致离子通道弯曲，增加传输距离，降低离子传输能力。
研究内容
最近一项名为《Advanced Functional Materials》的研究提出了一种新的解决方案：利用垂直排列的中空介孔二氧化硅棒制备复合聚合物电解质，以提高锂金属电池的性能。通过在紫外诱导聚合过程中利用磁场辅助，制备出具有垂直排列通道的复合聚合物电解质。这种垂直排列的棒状结构有效减少了锂离子在电解质中的传输距离，而中空介孔二氧化硅棒则提供了吸收电解质的空间，从而增强了电化学动力学。此外，垂直排列的界面提供了Lewis酸位点，有助于促进锂盐阴离子的捕获，进而提高锂离子传输数。通过这种独特的低扭曲结构，基于复合电解质的Li/Li对称电池展现出稳定的电压平台，持续时间长达1500小时；而组装的LiFePO<sub>4</sub>/Li电池则表现出出色的倍率性能和循环稳定性。
研究意义
这项研究的创新之处在于通过垂直排列的通道设计，优化了锂金属电池的电解质结构，提高了电池的性能表现。这一发现为锂金属电池的发展带来了新的思路和可能性，有望推动电池技术的进步，为未来能源存储领域带来更多机遇。
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