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Recent progress of asymmetric solid-state electrolytes for lithium/sodium-metal batteries
EnergyChem ( IF 25.1 ) Pub Date : 2021-05-08 , DOI: 10.1016/j.enchem.2021.100058
Bowen Jiang , Ying Wei , Jingyi Wu , Hang Cheng , Lixia Yuan , Zhen Li , Henghui Xu , Yunhui Huang

The huge market in electric road vehicles and portable electronic devices is boosting the development of high-energy-density solid-state alkali-metal batteries with high safety, including lithium-metal batteries and sodium-metal batteries. However, solid-state electrolytes (SSEs) are still the main barrier that hinders the development of solid-state alkali-metal batteries, because there is no such a single SSE that is compatible with both the highly reductive and chemically active alkali-metal anodes and oxidative high-voltage cathodes. Asymmetric solid-state electrolytes (denoted as ASEs) with more than one layer of SSE are reported to be able to effectively tackle such issues by constructing a multiple layered-like structure. In ASEs, each layer of SSE contains a different composition or morphology. SSEs with such an asymmetric structure exhibit Janus property, which not only satisfies the different stability requirements from the cathode and the anode respectively, but also compensates the disadvantages of the individual SSEs ingenuously. In this way, the advantages of each individual SSE are fully utilized and superior electrochemical performances of solid-state full cells are realized. This review focuses on discussing various original ASEs that have been developed recently, including design principles, synthetic methods of bilayer/tri-layer structured polymer/ceramic ASEs and asymmetric gel electrolytes, and the exhibited electrochemical properties of solid-state lithium/sodium-metal batteries. Finally, we provide perspectives and suggestions towards ASEs for future applications in solid-state batteries.



中文翻译:

锂/钠金属电池不对称固态电解质的研究进展

电动道路车辆和便携式电子设备的巨大市场正在推动高能量密度、高安全性的固态碱金属电池的发展,包括锂金属电池和钠金属电池。然而,固态电解质(SSE)仍然是阻碍固态碱金属电池发展的主要障碍,因为没有这样一种单一的SSE可以同时兼容高还原性和化学活性的碱金属负极和氧化高压阴极。据报道,具有超过一层 SSE 的非对称固态电解质(表示为 ASE)能够通过构建多层状结构来有效解决此类问题。在 ASE 中,SSE 的每一层都包含不同的成分或形态。具有这种不对称结构的SSEs表现出Janus特性,不仅满足了正极和负极各自不同的稳定性要求,而且巧妙地弥补了单个SSEs的缺点。通过这种方式,可以充分利用每个单独的 SSE 的优势,实现固态全电池优异的电化学性能。这篇综述重点讨论了最近开发的各种原始 ASE,包括设计原理、双层/三层结构聚合物/陶瓷 ASE 的合成方法和不对称凝胶电解质,以及固态锂/钠金属的电化学性能。电池。最后,我们为 ASE 在固态电池中的未来应用提供了观点和建议。既满足了正极和负极各自不同的稳定性要求,又巧妙地弥补了单个SSE的不足。通过这种方式,可以充分利用每个单独的 SSE 的优势,实现固态全电池优异的电化学性能。这篇综述重点讨论了最近开发的各种原始 ASE,包括设计原理、双层/三层结构聚合物/陶瓷 ASE 的合成方法和不对称凝胶电解质,以及固态锂/钠金属的电化学性能。电池。最后,我们为 ASE 在固态电池中的未来应用提供了观点和建议。既满足了正极和负极各自不同的稳定性要求,又巧妙地弥补了单个SSE的不足。通过这种方式,可以充分利用每个单独的 SSE 的优势,实现固态全电池优异的电化学性能。这篇综述重点讨论了最近开发的各种原始 ASE,包括设计原理、双层/三层结构聚合物/陶瓷 ASE 的合成方法和不对称凝胶电解质,以及固态锂/钠金属的电化学性能。电池。最后,我们为 ASE 在固态电池中的未来应用提供了观点和建议。也巧妙地弥补了个别上证所的劣势。通过这种方式,可以充分利用每个单独的 SSE 的优势,实现固态全电池优异的电化学性能。这篇综述重点讨论了最近开发的各种原始 ASE,包括设计原理、双层/三层结构聚合物/陶瓷 ASE 的合成方法和不对称凝胶电解质,以及固态锂/钠金属的电化学性能。电池。最后,我们为 ASE 在固态电池中的未来应用提供了观点和建议。也巧妙地弥补了个别上证所的劣势。通过这种方式,可以充分利用每个单独的 SSE 的优势,实现固态全电池优异的电化学性能。这篇综述重点讨论了最近开发的各种原始 ASE,包括设计原理、双层/三层结构聚合物/陶瓷 ASE 的合成方法和不对称凝胶电解质,以及固态锂/钠金属的电化学性能。电池。最后,我们为 ASE 在固态电池中的未来应用提供了观点和建议。充分发挥每个SSE的优势,实现固态全电池优异的电化学性能。这篇综述重点讨论了最近开发的各种原始 ASE,包括设计原理、双层/三层结构聚合物/陶瓷 ASE 的合成方法和不对称凝胶电解质,以及固态锂/钠金属的电化学性能。电池。最后,我们为 ASE 在固态电池中的未来应用提供了观点和建议。充分发挥每个SSE的优势,实现固态全电池优异的电化学性能。这篇综述重点讨论了最近开发的各种原始 ASE,包括设计原理、双层/三层结构聚合物/陶瓷 ASE 的合成方法和不对称凝胶电解质,以及固态锂/钠金属的电化学性能。电池。最后,我们为 ASE 在固态电池中的未来应用提供了观点和建议。以及固态锂/钠金属电池的电化学性能。最后,我们为 ASE 在固态电池中的未来应用提供了观点和建议。以及固态锂/钠金属电池的电化学性能。最后,我们为 ASE 在固态电池中的未来应用提供了观点和建议。

更新日期:2021-06-17
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