由于目前對電化學儲能和神經形態計算的需求迅速增長的背景,快速離子傳輸從基礎研究和實際應用的角度都得到廣泛的關注。
有鑒于此,北京航空航天大學宮勇吉教授、孫志梅教授、翟朋博博士、電子科技大學向勇教授等基于氧化石墨烯層狀膜(GOLMs)的納米限域通道,實現通常超過102 mS cm-1的鋰離子電導率,比傳統液態/固態鋰離子電解質高1~3個數量級。
本文要點:
(1)
具體的,納米限域的六氟磷酸鋰(LiPF6)-碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(DMC)電解質展現出170 mS cm-1的離子電導率,比本征電解質高~16倍。在-60 ℃的超低溫下,納米限域電解質仍保持11 mS cm-1的實用電導率。
此外,原位實驗和理論計算分析的結果表明,離子電導率的提升是因為氧化石墨烯納米通道中高表面電荷和納米限域效應誘導的陰陽離子的逐層分布。更為重要的,將這種快速鋰離子傳輸納米通道整合到磷酸鐵鋰(LFP)正極中,顯著提升了鋰電池的高倍率和長循環性能。
(2)
這些結果表明納米限域電解質突破傳統的離子電導率,為基于二維納米限域通道開發超快離子擴散路徑開發高效儲能應用提供啟發。
參考文獻
Yahan Yang, Zefeng Li, Zhilin Yang, Qiannan Zhang, Qian Chen, Yuying Jiao, Zixuan Wang, Xiaokun Zhang, Pengbo Zhai, Zhimei Sun, Yong Xiang, Yongji Gong, Ultrafast Lithium-Ion Transport Engineered by Nanoconfinement Effect, Adv. Mater. 2025
DOI: 10.1002/adma.202416266
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202416266