Подавление роста литиевых дендритов с использованием сшитых электролитов полиэтилена/поли(этиленоксид): новый подход к практичным литий-металлическим полимерным батареям

Мембраны твердого полимерного электролита (SPE) являются ключевым компонентом перезаряжаемых литий-металлических полимерных (LMP) батарей с высокой удельной энергией. SPE обладают низкой летучестью и, таким образом, повышают безопасность литийсодержащих батарей по сравнению с современными литий-ионными батареями, использующими легко воспламеняющиеся низкомолекулярные электролиты. Однако большинство SPE характеризуются низкой ионной проводимостью при комнатной температуре и часто допускают рост литиевых дендритов, приводящих к короткому замыканию батарей. Обе эти проблемы являются существенными барьерами для коммерциализации LMP батарей. В настоящей работе мы сообщаем о сшитом полиэтилен/поли(этиленоксид) SPE с высокой ионной проводимостью (>1,0 × 10−4 S/cm при 25 °C) и отличной стойкостью к росту дендритов. Предполагалось, что SPE с модулями сдвига того же порядка величины, что и у лития, могут подавлять рост дендритов, что увеличит срок службы и безопасность LMP батарей. Вопреки теоретическим предсказаниям, низкомодульные (G' ≈ 1,0 × 10^5 Па при 90 °C) сшитые SPE, представленные здесь, демонстрируют выдающуюся устойчивость к росту дендритов. Эти результаты указывают на то, что высокий модуль SPE не является обязательным требованием для контроля распространения дендритов.