هندسة طبقة التداخل الإلكتروليتي الصلب فائق الثبات عبر اقتران قوي لوجوه البلورات للبطاريات الصلبة عالية المعدل لليثيوم

الملخص: تعزيز استقرار واجهة القطب/الإلكتروليت هو تحدٍ حاسم لتحقيق بطاريات الحالة الصلبة ذات الأداء العالي من فلز الليثيوم (LMSSBs). بناء طبقة تداخل إلكتروليتي صلبة (SEI) مستقرة هو استراتيجية فعالة لتحسين الواجهة، ومع ذلك، فإن استخدام التفاعلات الجانبية لبناء الطبقة TSEI غالبًا ما يؤدي إلى زيادة كبيرة في مقاومة الواجهة وتدهور السعة. في هذا العمل، تم الإبلاغ عن اكتشاف أن واجهة القطب/الإلكتروليت فائقة الثبات تنشأ بسبب اقتران قوي بين وجه بلوري (101) من MIL-96 وأنيون TFSI −، في حين أن وجه (101) يكبح فعّالاً تفاعلات التفكك عن طريق تعديل مستويات طاقة المدار الجزيئي لـ PEO/LiTFSI. والأكثر إثارة للإعجاب، أن الواجهة الفطرية التي بنيناها لم تظهر أي تفاعلات جانبية على الواجهة، مما يشير إلى اختلاف واضح عن النهج التقليدي لتشكيل طبقة SEI عبر التفاعلات الجانبية. استنادًا إلى الاقتران القوي لوجوه البلورات، تم الحصول على إلكتروليت صلب CPE-HBC بواجهة فائقة الثبات، مما مدد النافذة الكهروكيميائية إلى 4.9 فولت. حقق نظام Li|CPE-HBC|Li أكثر من 8000 ساعة من الدورات المستقرة عند كثافة تيار 0.1 mA/cm²، واحتفظ نظام LiFePO4 (LFP)|CPE-HBC|Li بسعة 143.7 mAh/g بعد 300 دورة عند 5 C. علاوة على ذلك، يمكن لخلايا الحقيبة LFP|CPE-HBC|Li المجتمعة تشغيل مصابيح LED بثبات تحت ظروف متطلبة مثل الخلط والقطع، مما يبرز إمكاناتها للتطبيقات العملية. تتغلب الواجهة الفطرية على قيود الأساليب التقليدية التي تعتمد على التفاعلات الجانبية على الواجهة لبناء طبقات SEI مستقرة، مما يوفر رؤى رائدة لتصميم استراتيجي لطبقات تداخل عالية الأداء في بطاريات LMSSBs.