Porous membrane host-derived in-situ polymer electrolytes with double-stabilized electrode interface enable long cycling lithium metal batteries

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作者
Yali Liu,Youlong Xu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:433: 134471-134471 被引量:97
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.134471
摘要

The application of solid polymer electrolytes (SPEs) has been impeded by the low ionic conductivity, narrow oxidation potential and poor mechanical strength. Herein, we designed a novel in-situ PVDF-HFP/Poly 1,3-dioxolane (PDOL) polymer electrolyte with dual-salts and functional plasticizers of succinonitrile (SN)/fluoroethylene carbonate (FEC). One of the dual-salts, Lithium difloro(oxalato)borate (LiDFOB), could initiate the polymerization of DOL in-situ in the porous PVDF-HFP host to improve the interfacial compatibility. SN is beneficial to the improvement of ionic conductivity and the stability of high voltage cathodes, while the FEC can generate the LiF-rich SEI on Li metal anode. The PVDF-HFP host can further restrict the motion of anion and increase the strength of the SPE. Therefore, the as-obtained SPE exhibits a thin thickness of ∼ 32 μm, high ionic conductivity of 1.06 × 10−4 S cm−1 at room temperature, an enlarged electrochemical window of 5.86 V versus Li/Li+ and high lithium-ion transference number tLi+ of 0.72. Benefited from the synergetic effect, the Li/LiFePO4 cell delivers a high initial capacity of 141.7 mAh g−1 at 2C with a capacity retention of 94.99% after 1000 cycles. This three-dimensional porous film-derived in-situ polymer electrolytes provide a new sight and simple strategy for designing polymer electrolytes, exhibiting attractive potential in flexible and high-energy–density solid-state batteries.
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