AEM: 含异氰酸酯的弹性电解质, 用于4.7 V固态锂金属电池中的抗氧化界面

为了便于在高电压锂（Li）金属电池（LMB）中使用具有高镍（Ni）阴极的固体聚合物电解质（SPEs），解决氧化稳定性低和形成脆弱界面相的难题至关重要。在这项研究中，我们加入了异氰酸酯基团（-N═C═O），开发出一种具有双连续结构的SPE，该结构由弹性体和塑料晶体相组成。这种设计合理的SPE具有高离子电导率（25 °C时为0.9 × 10-3 S cm-1）、出色的弹性（断裂伸长率为 330%）和更强的氧化稳定性（over 4.8 V vs. Li/Li⁺）。

将这种SPE与40 µm的薄Li箔和高Ni LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 ( NCM811 )阴极组装成全电池，其工作电压为4.7 V vs. Li/Li⁺表现出优异的循环性能，在25 °C下以1 C的高C倍率循环200 次后，仍能保持70%的初始容量。含异氰酸酯的SPE在4.7 V vs. Li/Li⁺的条件下循环时间延长，这归功于抗氧化成分-N-C═O带来的坚固紧凑的富无机相，以及双连续结构的SPE使Li沉积均匀。本研究表明，通过构建稳定的界面相，含异氰酸酯的SPE体系有望成为高压固态LMB的候选材料。

图文简介

SPEs的设计及其对高压运行LMB的影响

不同BA和ICA比例SPE的性质研究

不同BA和ICA比例SPEs的电化学性能

用p-BA，c-BI82，c-BI55 (从左到右)对200 次循环后的电极进行了后分析。a-c )循环后NCM811阴极的横截面SEM图像。d )从ICP-MS估计200 次循环后TM在循环后的锂金属阳极上的沉积量。e )循环后NCM811阴极的GIXRD图。L '和R '分别表示层状和岩盐结构。f-h )循环NCM811阴极的HR-TEM图像。i-k )循环金属锂阳极的全景环视系统SEM图像。循环电极由Li||NCM811全电池制备，包括40 µm厚的Li和高镍NCM811阴极( 2.6 ~ 3.2 mg cm -2)，在1 C下循环200次。

使用p-BA、c-BI82和c-BI55对NCM811正极和金属锂负极进行200 次循环后的XPS谱图和对应的峰面积比。

使用c-BI82的高能固态LMB在25 °C下工作的电化学性能

论文信息

通讯作者：Bumjoon J. Kim