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A strongly complexed solid polymer electrolyte enables a stable solid state high-voltage lithium metal battery
Energy & Environmental Science ( IF 32.4 ) Pub Date : 2022-10-12 , DOI: 10.1039/d2ee02904a Hangchao Wang 1 , Jin Song 1 , Kun Zhang 1 , Qiu Fang 2 , Yuxuan Zuo 1 , Tonghuan Yang 1 , Yali Yang 1 , Chuan Gao 1 , Xuefeng Wang 2, 3 , Quanquan Pang 1 , Dingguo Xia 1
Energy & Environmental Science ( IF 32.4 ) Pub Date : 2022-10-12 , DOI: 10.1039/d2ee02904a Hangchao Wang 1 , Jin Song 1 , Kun Zhang 1 , Qiu Fang 2 , Yuxuan Zuo 1 , Tonghuan Yang 1 , Yali Yang 1 , Chuan Gao 1 , Xuefeng Wang 2, 3 , Quanquan Pang 1 , Dingguo Xia 1
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A solid-state electrolyte with a wide electrochemical window, high Li-ion conductivity, and anti-dendritic growth properties are required for high-energy-density solid-state batteries. Here, we reported a polyglycol oxide-based solid electrolyte constructed by incorporating a deep eutectic solvent within a dual crosslinked network. The combination of N-methylurea shielding the active ether group in the polyglycol chain and the quadruple hydrogen bond interactions result in the formation of an all solid polyglycol oxide-based electrolyte (ASPE) with an electrochemical window of 5.2 V. The newly developed ASPE demonstrates high ionic conductivity, uniform Li deposition, and high Li plating/stripping efficiencies. Facile in situ polymerization applications of ASPE in Li–LiFePO4, Li–LiCoO2, and Li–Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2 batteries further show the diversity of the ASPE and its ability to achieve a high Coulombic efficiency and long life. Our finding deviates from the conventional wisdom of designing polymer electrolytes, demonstrating a promising direction for safe, high-energy, and long-life solid-state Li metal batteries.
中文翻译：
强络合固体聚合物电解质可实现稳定的固态高压锂金属电池
高能量密度固态电池需要具有宽电化学窗口、高锂离子电导率和抗枝晶生长特性的固态电解质。在这里，我们报道了一种基于聚乙二醇氧化物的固体电解质，它通过在双交联网络中加入深共晶溶剂而构成。N-甲基脲屏蔽聚乙二醇链中的活性醚基团和四重氢键相互作用的结合导致形成电化学窗口为 5.2 V 的全固态聚乙二醇氧化物基电解质 (ASPE)。新开发的 ASPE 证明高离子电导率、均匀的锂沉积和高的锂电镀/剥离效率。ASPE在Li-LiFePO中的简便原位聚合应用如图4所示，Li-LiCoO 2和Li-Li 1.2 Ni 0.13 Co 0.13 Mn 0.54 O 2电池进一步展示了ASPE的多样性及其实现高库仑效率和长寿命的能力。我们的发现偏离了设计聚合物电解质的传统智慧，为安全、高能量和长寿命的固态锂金属电池提供了一个有希望的方向。
更新日期：2022-10-12
中文翻译：
强络合固体聚合物电解质可实现稳定的固态高压锂金属电池
高能量密度固态电池需要具有宽电化学窗口、高锂离子电导率和抗枝晶生长特性的固态电解质。在这里，我们报道了一种基于聚乙二醇氧化物的固体电解质，它通过在双交联网络中加入深共晶溶剂而构成。N-甲基脲屏蔽聚乙二醇链中的活性醚基团和四重氢键相互作用的结合导致形成电化学窗口为 5.2 V 的全固态聚乙二醇氧化物基电解质 (ASPE)。新开发的 ASPE 证明高离子电导率、均匀的锂沉积和高的锂电镀/剥离效率。ASPE在Li-LiFePO中的简便原位聚合应用如图4所示，Li-LiCoO 2和Li-Li 1.2 Ni 0.13 Co 0.13 Mn 0.54 O 2电池进一步展示了ASPE的多样性及其实现高库仑效率和长寿命的能力。我们的发现偏离了设计聚合物电解质的传统智慧，为安全、高能量和长寿命的固态锂金属电池提供了一个有希望的方向。
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