A Fast Na‐Ion Conduction Polymer Electrolyte via Triangular Synergy Strategy for Quasi‐Solid‐State Batteries

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作者
Jun Luo,Mingrui Yang,Denghui Wang,Jiyu Zhang,Keming Song,Guochuan Tang,Zhengkun Xie,Xiaoniu Guo,Yu Shi,Weihua Chen
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (52): e202315076-e202315076 被引量:72
标识
DOI:10.1002/anie.202315076
摘要

Polymer electrolytes provide a visible pathway for the construction of high-safety quasi-solid-state batteries due to their high interface compatibility and processability. Nevertheless, sluggish ion transfer at room temperature seriously limits their applications. Herein, a triangular synergy strategy is proposed to accelerate Na-ion conduction via the cooperation of polymer-salt, ionic liquid, and electron-rich additive. Especially, PVDF-HFP and NaTFSI salt acted as the framework to stably accommodate all the ingredients. An ionic liquid (Emim+ -FSI- ) softened the polymer chains through a weakening molecule force and offered additional liquid pathways for ion transport. Physicochemical characterizations and theoretical calculations demonstrated that electron-rich Nerolin with π-cation interaction facilitated the dissociation of NaTFSI and effectively restrained the competitive migration of large cations from EmimFSI, thus lowering the energy barrier for ion transport. The strategy resulted in a thin F-rich interphase dominated by NaTFSI salt's decomposition, enabling rapid Na+ transmission across the interface. These combined effects resulted in a polymer electrolyte with high ionic conductivity (1.37×10-3 S cm-1 ) and tNa+ (0.79) at 25 °C. The assembled cells delivered reliable rate capability and stability (200 cycles, 99.2 %, 0.5 C) with a good safety performance.
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