AFM | 交聯聚合物深共晶電解質實現4.6 V級鋰金屬電池的超長循環！

聚合物深共晶電解質（PDEE）通常在高電壓（≥4.5 V）下電化學穩定性不足且界面相容性差，這限制了其在高電壓鋰金屬電池（LMBs）中的應用。

在此，華南理工大學何明輝團隊將季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）作為交聯劑策略性地引入到由雙丙酮丙烯酰胺（DAAM）、雙（三氟甲磺酰基）亞胺鋰（LiTFSI）和丁二腈（SN）組成的新型可聚合深共晶溶劑（PDES）單體中，開發了一種交聯聚合物深共晶電解質（Poly（PDES-CL））。

設計的交聯聚合物網絡不僅通過協同配位相互作用促進了鋰鹽解離，還有效抑制了鋰金屬界面副反應。所得Poly（PDES-CL）電解質表現出高離子電導率（9.28×10?4?S cm?1）和寬電化學窗口（5.58 V vs. Li+/Li）。

此外，交聯聚合物網絡促進了兩個電極上穩定界面的形成。因此，Poly（PDES-CL）電解質使LiIIIi對稱電池實現了超過5000小時的超長循環。LiCoO2/Ii電池表現出卓越的循環性能，在4.6 V/IC下循環700次后容量保持率為97.4%，在4.5 V/0.5C下循環1550次后保持率為90.4%。其在高電壓正極系統中的優異性能使其躋身性能最佳的PDEE行列，凸顯了其在高電壓LMBs應用中的潛力。

圖1. 機制研究

總之，該工作開發的新型交聯PDES基聚合物電解質（Poly（PDES-2%CL））具有高室溫離子電導率（9.28×10?4?S cm?1）、穩定的電化學窗口（5.58 V）和高鋰離子遷移數（tLi+=0.7）。該電解質的均勻交聯網絡有效地錨定了陰離子，抑制了SN的副反應，并促進了均勻的Li+擴散。

它不僅在鋰負極界面形成了富含LiF/Li3N的理想SEI層，而且在高截止電壓下保持穩定，并形成致密、均勻的薄CEI層。這些優勢使得Li//Ii對稱電池實現了超過5000小時的顯著穩定循環，并在與各種正極（LFP、LCO和NCM622）配對的鋰金屬電池中表現出優異的長期循環穩定性。

具體而言，在LIIIiLFP電池中，Poly（PDES-2%CL）電解質在IC下循環750次后容量保持92.5%，在5C下循環1800次后容量保持93.2%。在Li//iLCO電池中，其在4.6 V/IC下循環700次后容量保持97.4%，并在4.5 V/0.5C下實現1550次循環，容量保持90.4%。此外，該電解質在低溫下也表現出穩健的循環性能。

本工作開發了一種具有優異高電壓性能的交聯聚合物深共晶電解質，推進了PDEE領域的發展，并為高電壓固態LMBs提供了一個可擴展的新范式。

圖2. 電池性能

Ultralong Cycling of 4.6 V‐Class Lithium Metal Batteries Enabled by a Highly Stable Crosslinked Polymer Deep Eutectic Electrolyte,Advanced Functional Materials2025 DOI: 10.1002/adfm.202524401

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