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Enthalpy-Driven Molecular Engineering Enables High-Performance Quasi-Solid-State Electrolytes for Long Life Lithium Metal Batteries

DOI zum Zitieren der Version auf EPub Bayreuth: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00008983
URN zum Zitieren der Version auf EPub Bayreuth: urn:nbn:de:bvb:703-epub-8983-7

Titelangaben

Wang, Zilong ; Shen, Longyun ; Ma, Yilin ; Law, Ho Mei ; Xu, Shengjun ; Bi, Yixin ; Robson, Matthew J. ; Wang, Yuhao ; Gröschel, André H. ; Chen, Qing ; Ciucci, Francesco:
Enthalpy-Driven Molecular Engineering Enables High-Performance Quasi-Solid-State Electrolytes for Long Life Lithium Metal Batteries.
In: Advanced Materials. Bd. 37 (2025) Heft 24 . - 2419335.
ISSN 1521-4095
DOI der Verlagsversion: https://doi.org/10.1002/adma.202419335

Volltext

[thumbnail of Advanced Materials - 2025 - Wang - Enthalpy‐Driven Molecular Engineering Enables High‐Performance Quasi‐Solid‐State.pdf]
Format: PDF
Name: Advanced Materials - 2025 - Wang - Enthalpy‐Driven Molecular Engineering Enables High‐Performance Quasi‐Solid‐State.pdf
Version: Veröffentlichte Version
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Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
Enthüllung der mikrostrukturellen und elektrochemischen Entwicklung einer Si/Sn-Nanofaserverbundanode für Lithium-Ionen-Batterien
533115776
Open Access Publizieren
Ohne Angabe

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

The advancement of lithium metal batteries toward their theoretical energy density potential remains constrained by safety and performance issues inherent to liquid electrolytes. Quasi-solid-state electrolytes (QSSEs) based on poly-1,3-dioxolane (poly-DOL) represent a promising development, yet challenges in achieving satisfactory Coulombic efficiency and long-term stability have impeded their practical implementation. While lithium nitrate addition can enhance efficiency, its incorporation results in prohibitively slow polymerization rates spanning several months. In this work, high-polymerization-enthalpy 1,1,1-trifluoro-2,3-epoxypropane is introduced as a co-polymerization promoter, successfully integrating lithium nitrate into poly-DOL-based QSSEs. The resulting electrolyte demonstrates exceptional performance with 2.23 mS cm−1 of ionic conductivity at 25 °C, a Coulombic efficiency of 99.34% in Li|Cu cells, and stable lithium metal interfaces sustained through 1300 h of symmetric cell cycling. This co-polymerization approach also suppresses poly-DOL crystallization, enabling Li|LiFePO4 cells to maintain stability beyond 2000 cycles at 1C. Scale-up validation in a ≈1 Ah Li|NCM811 pouch cell achieves 94.4% capacity retention over 60 cycles. This strategy establishes a new pathway for developing high-performance, in situ polymerized quasi-solid-state batteries for practical energy storage applications.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Polymermaterialien für elektrochemische Speicher > Lehrstuhl Polymermaterialien für elektrochemische Speicher - Univ.-Prof. Dr. André Gröschel
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Elektrodendesign elektrochemischer Energiespeicher > Lehrstuhl Elektrodendesign elektrochemischer Energiespeicher - Univ.-Prof. Dr. Francesco Ciucci
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayerisches Zentrum für Batterietechnik - BayBatt
Forschungseinrichtungen > Institute in Verbindung mit der Universität > Bayerisches Polymerinstitut (BPI)
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Polymermaterialien für elektrochemische Speicher
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Elektrodendesign elektrochemischer Energiespeicher
Forschungseinrichtungen
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen
Forschungseinrichtungen > Institute in Verbindung mit der Universität
Sprache: Englisch
Titel an der UBT entstanden: Ja
URN: urn:nbn:de:bvb:703-epub-8983-7
Eingestellt am: 16 Mrz 2026 08:58
Letzte Änderung: 16 Mrz 2026 08:59
URI: https://epub.uni-bayreuth.de/id/eprint/8983

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