潘锋教授课题组最近在复合固态电解质及界面调控方面的研究取得重要进展。通过将无机的固态电解质(Li.3Al0.3Ti1.7(PO4)3)、有机的聚氧乙烯(PEO)和硼化聚乙二醇(BPEG)以7:1.5:1.5的比例混合,制作得到了无机有机复合固态电解质(CSE-B-71515)。三个组分在其中各司其职,无机固态电解质提供了锂离子的通道,还能使得复合固态电解质具有较高的机械强度;有机大分子PEO不但能够传导锂离子,还起到了粘合陶瓷颗粒的作用;而有机小分子BPEG首先使PEO的结晶度降低,其次将固-固界面之间的硬接触变为了软接触,从而能够使得锂在金属锂上的沉积和脱出更加均匀。通过具有以上特点,该电解质能够很好地在物理上和化学上阻挡锂枝晶的产生。此外,60摄氏度下将固态电池的磷酸铁锂与金属锂分别作为正负极对该复合固态电解质进行电化学测验,0.1C的倍率下取得了158mA h g-1的比容量,2C的倍率下取得了94mA h g-1的比容量。该研究对于固态电解质的研究具有重要的指导价值。
锂离子在聚合物固态电解质以及复合固态电解质的传输路径示意图
该研究成果发表在最近的国际材料与能源的顶级期刊Advanced Energy Materials(Adv. Energy. Mat., 2017,1701437,DOI:10.1002/aenm.201701437,影响因子为16.7)上,该工作由潘锋教授指导,由博士后杨卢奕作为第一作者及团队的合作下完成。该项工作得到国家材料基因重点专项和广东省创新团队的支持。