聚乙二醇(PEO)基聚合物電解質(zhì)的鋰離子電導(dǎo)率較低，限制了其在全固態(tài)鋰電池及相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。

湖北工業(yè)大學(xué)的鄭重等研究者將離子液體注入空心硅納米棒(HSNRs)，制備出含有定向HSNRs的復(fù)合固態(tài)聚合物電解質(zhì)(CSPE)，即F-ILs@HSNRs，并通過(guò)磁場(chǎng)促進(jìn)了F-ILs@HSNRs在CSPE中的均勻分散與定向排列。

研究表明F-ILs@HSNRs的引入降低了PEO的結(jié)晶度，并在F-ILs@HSNRs/PEO界面形成了鋰離子傳輸通道。通過(guò)計(jì)算與多物理場(chǎng)模擬表明，F(xiàn)-ILs@HSNRs中的離子液體對(duì)鋰離子傳導(dǎo)的貢獻(xiàn)最大，其次是F-ILs@HSNRs/PEO界面。

當(dāng)F-ILs@HSNRs垂直排列于電極時(shí)，CSPE展現(xiàn)出最短的鋰離子遷移路徑，從而實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定高效的鋰離子傳導(dǎo)。該CSPE的電導(dǎo)率達(dá)到2.14 × 10?? S cm?1，鋰離子遷移數(shù)t_Li?為0.307，分別比PEO-LiTFSI高出125倍和184%，并顯著優(yōu)于隨機(jī)排列或平行排列的F-ILs@HSNRs-CSPE。

此外，Li|CSPE|Li電池和LiFePO4|CSPE|Li電池在循環(huán)超過(guò)2000小時(shí)后仍表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能，庫(kù)侖效率接近100%。在倍率性能測(cè)試中也證實(shí)了其出色的電化學(xué)可逆性。這項(xiàng)研究為優(yōu)化固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子傳導(dǎo)性能提供了新思路。