Revealing the Influence of Electron Migration Inside Polymer Electrolyte on Li+ Transport and Interphase Reconfiguration for Li Metal Batteries

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作者
Yingmin Jin,Ruifan Lin,Yumeng Li,Xuebai Zhang,Siping Tan,Yong Shuai,Yueping Xiong,Yueping Xiong
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (24): e202403661-e202403661 被引量:58
标识
DOI:10.1002/anie.202403661
摘要

The development of highly producible and interfacial compatible in situ polymerized electrolytes for solid-state lithium metal batteries (SSLMBs) have been plagued by insufficient transport kinetics and uncontrollable dendrite propagation. Herein, we seek to explore a rationally designed nanofiber architecture to balance all the criteria of SSLMBs, in which La0.6Sr0.4CoO3-δ (LSC) enriched with high valence-state Co species and oxygen vacancies is developed as electronically conductive nanofillers embedded within ZnO/Zn3N2-functionalized polyimide (Zn-PI) nanofiber framework for the first time, to establish Li+ transport highways for poly vinylene carbonate (PVC) electrolyte and eliminate nonuniform Li deposits. Revealed by characterization and theoretical calculation under electric field, the positive-negative electrical dipole layer in LSC derived from electron migration between Co and O atoms aids in accelerating Li+ diffusion kinetics through densified electric field around filler particle, featuring a remarkable ionic conductivity of 1.50 mS cm-1 at 25 °C and a high Li+ transference number of 0.91 without the risk of electron leakage. Integrating with the preferential sacrifice of ZnO/Zn3N2 on PI nanofiber upon immediate detection of dendritic Li, which takes part in reconfiguring hierarchical SEI chemistry dominated by LixNy/Li-Zn alloy inner layer and LiF outer layer, SSLMBs are further endowed with prolonged cycling lifespan and exceptional rate capability.
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