Pengaturan Sinergis Kimia Multi-antarmuka dengan Titik Karbon Fungsional untuk Elektrolit Padat Komposit Berkinerja Tinggi

Abstrak
Konduktivitas ionik yang rendah, kekuatan mekanik yang buruk, dan struktur antarmuka yang tidak stabil masih menjadi faktor utama yang menghambat penerapan praktis baterai logam litium polimer solid-state (SSLMB). Dalam karya ini, kami telah mengembangkan pengisi komposit unik (LLZTOCD) untuk elektrolit polimer padat untuk mengatasi tantangan ini melalui regulasi sinergis kimia multi-antarmuka. LLZTOCD disiapkan melalui perlakuan termal titik karbon N, S, F-codoped (NSFCD) dan elektrolit anorganik Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12 (LLZTO), di sini Li2CO3 yang merugikan pada permukaan LLZTO diubah menjadi penghantar ion cepat dan lapisan interlayer LiF dan Li3N yang mengisolasi elektron, dan titik karbon tersebut merakit diri menjadi lapisan organofilik fungsional pada lapisan terluar, yang bertindak sebagai jembatan antara LLZTO dan polimer. Struktur unik ini meningkatkan kompatibilitas dan kinetika pertukaran ion antara LLZTOCD dan polimer, sehingga secara signifikan meningkatkan kekuatan mekanis dan pengangkutan Li+. Selain itu, kekosongan oksigen yang terbentuk in-situ pada antarmuka LLZTOCD memberikan efek pengurungan anion, meningkatkan disosiasi garam litium dan meningkatkan jumlah pemindahan Li+ menjadi 0,85. Oleh karena itu, baterai padat yang dibuat dengan LLZTOCD menunjukkan stabilitas elektrokimia yang sangat baik, siklus hidup yang panjang, dan konduktivitas ionik yang tinggi (1,96 × 10−4 S cm-1 pada suhu 25 °C), sehingga memberikan strategi yang layak untuk aplikasi praktis.