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Interfacial and Ionic Modulation of Poly (Ethylene Oxide) Electrolyte Via Localized Iodization to Enable Dendrite‐Free Lithium Metal Batteries

材料科学 相间 阳极 电解质 枝晶(数学) 化学工程 金属 电池(电) 锂(药物) 氧化物 离子键合 无机化学 环氧乙烷 离子电导率 聚合物 电极 复合材料 离子 有机化学 冶金 化学 物理化学 内分泌学 工程类 遗传学 生物 功率(物理) 几何学 量子力学 医学 物理 共聚物 数学
作者
Ouwei Sheng,Hualiang Hu,Tiefeng Liu,Zhijin Ju,Gongxun Lu,Yujing Liu,Jianwei Nai,Yao Wang,Wenkui Zhang,Xinyong Tao
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (14) 被引量:111
标识
DOI:10.1002/adfm.202111026
摘要

Abstract Solid polymer electrolytes (SPEs) make contact with highly reductive lithium (Li) metal anodes, forming the interphase that largely determines the battery performance. In this work, trace iodine doping in a poly(ethylene oxide) (PEO) electrolyte to achieve a stable interphase on Li metal surface for long battery cycling, is proposed. The triiodide ion (I 3 − ) stemming from iodine additives can coordinate with the COC bond of PEO to enable the increased ionic conductivity of the SPE. The I‐doped interphase contains I 3 − and IO 3 − , which spontaneously react with the dead Li and Li 2 O at the initial interphase to smooth the Li metal surface, eventually leading to significant improvements in interfacial resistance and dendrite suppression. When matching with the LiFePO 4 cathode, the full cell exhibits higher capacity (150 mAh g −1 ) and excellent cycling stability after 300 cycles (capacity retention of 96.5%) at 0.5 C and 50 °C. This work opens up a promising avenue for using halogen to design solid‐state Li metal batteries.
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