复合凝胶电解质SiO2-GPE实现有机液体电解质与锂金属的良好相容

近日，西安交通大学化工学院副教授李明涛、教授唐伟团队与诺贝尔化学奖获得者、美国得州大学奥斯汀分校教授约翰·班宁斯特·古迪纳夫合作，共同研发了一种纳米SiO₂负载的凝胶聚合物电解质（SiO₂-GPE），实现了对传统有机液体电解液的升级，解决了其与锂金属匹配性的问题。相关研究成果以《Upgrading Traditional Organic Electrolytes toward Future Lithium Metal Batteries: A Hierarchical Nano-SiO2-Supported Gel Polymer Electrolyte》为题发表在ACS Energy Letters期刊上^[1]。

该复合电解质由改性纳米SiO₂和升级的凝胶电解质两部分构成，具有分级结构，其显示出高的室温离子电导率(1.98×10^-3 S cm^-1)和宽的电化学窗口(>4.9 V vs. Li/Li⁺)。 而且SiO₂-GPE与金属锂具有良好的相容性，能够有效抑制锂枝晶的生长。

得益于高度兼容的电极/电解质界面以及这种复合凝胶电解质协同作用所提供的抑制锂枝晶的作用，锂金属电池的循环性能和库伦效率得到显著提高，而这也得到研究人员的试验证明。实验显示基于此电解质，以 LiFePO₄为正极的锂金属电池在0.1C 倍率下循环200次后显示出162.9 mAh g^-1的高放电比容量，在200次循环后的容量保持率为99.75％；在1 C高倍率下，仍表现出125.5 mAh g^-1的高容量，在700个循环后其容量保持率为88.42%，具有优异的电化学性能。

这项工作提供了一种解决锂金属和传统有机液体电解质之间界面匹配性问题的新策略，为有机电解质系统实现高能量密度锂金属电池的发展提供了方向。

参考文献：Pu Yang, Xiangwen Gao, Xiaolu Tian, Chengyong Shu, Yikun Yi, Pei Liu, Te Wang, Long Qu, Bingbing Tian,et al.Upgrading Traditional Organic Electrolytes toward Future Lithium Metal Batteries: A Hierarchical Nano-SiO2-Supported Gel Polymer Electrolyte.[J]ACS Energy Lett. 2020.DOI: 10.1021/acsenergylett.0c00412.