Engineering d‐p Orbital Hybridization in a Single‐Atom‐Based Solid‐State Electrolyte for Lithium‐Metal Batteries

锂(药物) 离子电导率 电解质 离解(化学) 金属 锂原子 电导率 离子键合 密度泛函理论 氧化物 材料科学 化学 无机化学 化学工程 电极 离子 物理化学 计算化学 冶金 工程类 有机化学 电离 内分泌学 医学
作者
Jiadong Shen,Junjie Chen,Xiaosa Xu,Jin Li,Zhenyu Wang,Yu Wang,Pengzhu Lin,Jing Sun,Baoling Huang,Tianshou Zhao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (7): e202419367-e202419367 被引量:9
标识
DOI:10.1002/anie.202419367
摘要

Abstract Regulating lithium salt dissociation kinetics by enhancing the interaction between inorganic fillers and lithium salts is vital for enhancing the ionic conductivity in solid‐state composite polymer electrolytes (CPEs). However, the influence of fillers’ external electronic environments on lithium salt dissociation dynamics remains unclear. Here, we design single‐atom sites in metal–organic framework fillers for poly(ethylene oxide) (PEO)‐based CPEs, boosting lithium salt dissociation through an electrocatalytic strategy. This strategy enhances lithium‐ion conductivity by tuning the coupling strength between the d and p orbitals of the fillers, as captured by a newly identified descriptor ( λ ) via high‐throughput density functional theory (DFT) calculations and machine learning. The optimal single atom (Ti) sites are incorporated into a ZIF‐8 matrix for PEO‐based CPEs, achieving an ionic conductivity exceeding 10 −3 S cm −1 at 30 °C. Additionally, the electrolyte forms a robust solid electrolyte interphase and is compatible with LiCoO 2 , LiNi 0.9 Co 0.05 Mn0.05O 2 , and sulfur cathodes. Consequently, the solid‐state lithium metal battery with the electrolyte demonstrates excellent cycling stability, maintaining performance over 5000 cycles at 10 C with LiFePO4 cathodes and stable operation at −30 °C. These findings highlight the transformative potential of engineering d ‐ p orbital hybridization by incorporating single‐atom sites into inorganic fillers for designing highly ion‐conductive CPEs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
vc小星完成签到,获得积分10
1秒前
可靠缘郡完成签到,获得积分10
1秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
叫我富婆儿完成签到,获得积分10
5秒前
司徒绮完成签到,获得积分10
6秒前
科研通AI2S应助suodeheng采纳,获得50
6秒前
脑洞疼应助hx0841采纳,获得10
6秒前
6秒前
秦始皇完成签到,获得积分10
8秒前
顾矜应助silk采纳,获得10
8秒前
沉默清完成签到,获得积分10
9秒前
华仔应助着急的书本采纳,获得10
12秒前
12秒前
12秒前
认真又亦完成签到 ,获得积分10
12秒前
13秒前
JC完成签到,获得积分10
15秒前
远航发布了新的文献求助10
16秒前
梅豆腐完成签到,获得积分20
17秒前
赘婿应助LLN采纳,获得10
17秒前
18秒前
hanguyu发布了新的文献求助10
18秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
18秒前
penglinhua完成签到,获得积分10
19秒前
大个应助女汉志采纳,获得10
19秒前
千与发布了新的文献求助10
21秒前
22秒前
23秒前
爆米花应助远航采纳,获得10
24秒前
Pendulium完成签到,获得积分10
25秒前
25秒前
刘金磊完成签到,获得积分10
25秒前
AoAoo发布了新的文献求助10
26秒前
27秒前
27秒前
英俊的铭应助monere采纳,获得30
27秒前
30秒前
30秒前
Wmy发布了新的文献求助10
30秒前
丘比特应助武雨珍采纳,获得10
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
《药学类医疗服务价格项目立项指南(征求意见稿)》 880
Stop Talking About Wellbeing: A Pragmatic Approach to Teacher Workload 800
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
3rd Edition Group Dynamics in Exercise and Sport Psychology New Perspectives Edited By Mark R. Beauchamp, Mark Eys Copyright 2025 600
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
Terminologia Embryologica 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5618349
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4703244
关于积分的说明 14921791
捐赠科研通 4757233
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2550059
邀请新用户注册赠送积分活动 1512904
关于科研通互助平台的介绍 1474299