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Inorganic glass electrolytes with polymer-like viscoelasticity

电解质 材料科学 快离子导体 离子电导率 聚合物 电极 化学工程 复合材料 化学 工程类 物理化学
作者
Tao Dai,Siyuan Wu,Yaxiang Lu,Yang Yang,Yuan Liu,Chao Cheng Chang,Xiaohui Rong,Ruijuan Xiao,Junmei Zhao,Yanhui Liu,Weihua Wang,Liquan Chen,Yong‐Sheng Hu
出处
期刊:Nature Energy [Springer Nature]
卷期号:8 (11): 1221-1228 被引量:39
标识
DOI:10.1038/s41560-023-01356-y
摘要

Solid-state batteries offer an alternative promising power source for electric vehicles. However, the interfacial mechanical stability of inorganic electrolytes is inferior to that of organic electrolytes. A high stack pressure (several to hundreds of megapascals) is often required to maintain intimate contact with electrodes. Here we report a class of viscoelastic inorganic glass (VIGLAS) to serve as solid electrolytes by simply replacing chlorine of tetrachloroaluminates with oxygen. The VIGLAS possesses high ionic conductivity (~1 mS cm−1 at 30 °C) for both Li+ and Na+, superior chemo-mechanical compatibility with 4.3 V cathodes and the ability to enable pressure-less Li- and Na-based solid-state batteries (<0.1 MPa). The low melting temperature (<160 °C) allows the electrolytes to efficiently infiltrate electrode materials, akin to a liquid battery. Additionally, the deformability of the electrolytes facilitates the feasibility of scale-up through the production of thin films via a rolling process. Solid-state electrolytes lie at the heart of the development of solid-state batteries that offer a promising storage technology. Yong-Sheng Hu and colleagues report a class of viscoelastic inorganic glass featuring merits of both inorganic crystalline electrolytes and organic polymer electrolytes and demonstrate pressure-less Li- and Na-based solid-state batteries.
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