由单离子导电聚合物电解质和富镍LiNi1-x-yCoxMnyO2 (NCM)正极(阴极)组成的锂金属电池可能提供非常高的能量密度和极大的安全性。然而，这种电池化学对聚合物电解质的界面稳定性要求很高，实现高质量负载阴极仍然是一个巨大的挑战。在此，报道了一种新的 单离子导电多嵌段共聚物电解质 ，其中包括 三氟甲基的亲离子嵌段 。将 碳酸乙烯 (EC)加入到自支撑、易加工的聚合物膜中，可获得较 高的离子电导率 、很 高的极限电流密度 和合适的 阳极稳定性 。这使得Li∥NCM811细胞──也以高C速率(高达5C)和NCM811正极>10 mg cm-2的活性物质质量负载──能够稳定循环，这都是迈向这类电解质潜在商业化的关键步骤。

图文简介

(a) 6FPSF-FPES离聚体的化学结构。(b)溶剂铸造法制得的6FPSF-FPES膜的照片。(c)记录加入EC前后易冲孔膜厚度测定的照片。(d) 6FPSF-FPES-70% EC记录的TGA数据。(e) 6FPSF-FPES-70% EC(第二循环加热)记录的DSC曲线。

(a) 6FPSF-FPES-70% EC的离子电导率随温度的变化。(b) LSV (Li∥Ni电池)电化学稳定性的测定;扫描速率:1.0 mV s-1;40°C)和(C)极限电流密度(Li∥Li cells;扫描速率:0.02 mV s-1;40°C)。(d)向电池施加10mv电压后的结果电流图，并指示用于计算Li+转移数的电流值;如图所示为极化前后EIS测量的对应奈奎斯特图。

(a)以6FPSF-FPES-70% EC为电解质的Li∥NCM811电池(截止电压:3.0和4.2 V)放电/充电性能的评估。(b)在不同C速率下记录的放电/充电示例曲线。(c) Li∥NCM811细胞0.2C恒流循环，(d)第10次、第50次、第100次、第150次循环的放电/充电剖面。(e) Li∥NCM811细胞1C恒流循环，(f)第10次、第50次、第100次、第150次放电/充电曲线。(g) Li∥NCM811细胞在2C和(h)第10次、第100次、第200次和第300次放电/充电曲线的恒流循环。所有测量均在40°C进行。

论文信息

论文题目： Single-Ion Conducting Multi-block Copolymer Electrolyte for Lithium-Metal Batteries with High Mass Loading NCM811 Cathodes

通讯作者：Stefano Passerini* and Dominic Bresser*

通讯单位：Helmholtz Institute Ulm (HIU), Helmholtzstrasse 11, 89081 Ulm, Germany. Karlsruhe Institute of Technology (KIT), P.O. Box 3640, 76021 Karlsruhe, Germany

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