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 医学 内分泌学 电离
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]
被引量:6
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
大模型应助木木采纳,获得10
刚刚
刚刚
Joker完成签到,获得积分10
2秒前
langwang完成签到,获得积分10
2秒前
qqqqy完成签到,获得积分10
2秒前
隐形曼青应助王博林采纳,获得10
3秒前
托塔大王发布了新的文献求助10
3秒前
内向的冰棍完成签到,获得积分10
3秒前
Sunny发布了新的文献求助10
3秒前
shan发布了新的文献求助10
4秒前
俞定尚心才可心完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
bkagyin应助jingjing采纳,获得30
4秒前
zoe完成签到 ,获得积分10
4秒前
qing完成签到,获得积分10
5秒前
原子完成签到,获得积分10
5秒前
娇气的背包完成签到,获得积分10
5秒前
董晏殊完成签到,获得积分10
5秒前
Joker发布了新的文献求助10
6秒前
俏皮的一手完成签到,获得积分20
6秒前
6秒前
j222完成签到,获得积分10
6秒前
Fantala完成签到,获得积分10
6秒前
cccui完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
浮游应助王逗逗采纳,获得10
7秒前
7秒前
甜蜜的阳光完成签到 ,获得积分10
8秒前
破伤疯完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
9秒前
董晏殊发布了新的文献求助10
10秒前
漂亮的芒果完成签到,获得积分10
10秒前
古灵井盖完成签到,获得积分10
10秒前
Akim应助轻松博超采纳,获得10
11秒前
醉熏的皓轩完成签到,获得积分10
11秒前
qyk完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
破伤疯发布了新的文献求助10
12秒前
wsx完成签到,获得积分10
12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
The Complete Pro-Guide to the All-New Affinity Studio: The A-to-Z Master Manual: Master Vector, Pixel, & Layout Design: Advanced Techniques for Photo, Designer, and Publisher in the Unified Suite 1000
The International Law of the Sea (fourth edition) 800
Teacher Wellbeing: A Real Conversation for Teachers and Leaders 600
Synthesis and properties of compounds of the type A (III) B2 (VI) X4 (VI), A (III) B4 (V) X7 (VI), and A3 (III) B4 (V) X9 (VI) 500
Microbially Influenced Corrosion of Materials 500
Die Fliegen der Palaearktischen Region. Familie 64 g: Larvaevorinae (Tachininae). 1975 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5402461
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4521103
关于积分的说明 14083816
捐赠科研通 4435114
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2434563
邀请新用户注册赠送积分活动 1426697
关于科研通互助平台的介绍 1405445