Ion‐Conducting Molecular‐Grafted Sustainable Cellulose Quasi‐Solid Composite Electrolyte for High Stability Solid‐State Lithium‐Metal Batteries

材料科学 金属锂 电解质 复合数 锂(药物) 纤维素 固态 快离子导体 金属 化学工程 离子 无机化学 复合材料 电极 冶金 工程物理 有机化学 物理化学 化学 内分泌学 工程类 医学
作者
Ruixue Wang,Weiliang Dong,Zhennuo Song,Jiji Tan,Qiang Liu,Kexin Mu,Weijian Xu,Haiyu Huang,Zhili Zhang,G. George Yin,Caizhen Zhu,Jian Xu,Lei Tian
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (37) 被引量:14
标识
DOI:10.1002/adfm.202402461
摘要

Abstract Cellulose‐based solid electrolyte possesses the characteristics of low cost, high strength, and sustainability, and has great potential in the field of solid‐state lithium metal batteries. However, the large hydrogen bonds between cellulose molecules make the molecular chains tightly arranged, and hinder the ion conduction, seriously limiting its further development. Herein, an ion‐conducting molecular grafting strategy is proposed for the fabrication of cellulose acetate quasi‐solid composite electrolyte (CLA‐CN‐LATP QCE) with a superior ionic conductivity of 1.25 × 10 −3 S cm −1 at room temperature. Benefited from grafted functional molecules, the assembled symmetrical battery exhibits low polarization voltage and highly stable lithium stripping/plating cycling of more than 1200 h at 0.1 mA cm −2 current density. Moreover, it endows LFP|CLA‐CN‐LATP QCE|Li battery with excellent long‐cycle stability of 1500 cycles at 0.5 C and 25 °C and superior capacity retention of 92.1%. Importantly, this work provides an effective strategy for further opening the ion transport channel between cellulose molecular chains and improving the interface properties of electrolytes and electrodes.
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