高性能オールソリッド状態リチウム硫黄電池のための熱伝導性2Dホウ素窒化

ポリマーベースの固体電解質は、低コスト、大容量、安全なLIバッテリーを実現するために非常に有望であることが示されています。ポリマー固体バッテリーの主要な課題の1つは、比較的高い動作温度（60〜80°C）です。つまり、このようなバッテリーを操作するには、加熱のために大幅なランプアップ時間が必要です。一方、ポリマー電解質は熱導体が不十分であるため、ポリマー電解質全体の熱変動はイオン導電率の不均一性につながる可能性があります。これはリチウム沈着にとって非常に有害な場合があり、樹状突起形成をもたらす可能性があります。ここでは、熱反応が改善されたポリエチレン酸化物ベースの電解質が、2D窒化ホウ素（BN）ナノフレークを組み込むことにより開発されました。結果は、BN添加剤が電解質のイオンおよび機械的特性も強化することを示しています。より均一なLIストリッピング/堆積と可逆的なカソード反応が達成され、これにより、優れた性能を備えたすべての固体リチウム硫黄細胞が可能になります。

Polymer-based solid-state electrolytes are shown to be highly promising for realizing low-cost, high-capacity, and safe Li batteries. One major challenge for polymer solid-state batteries is the relatively high operating temperature (60-80 °C), which means operating such batteries will require significant ramp up time due to heating. On the other hand, as polymer electrolytes are poor thermal conductors, thermal variation across the polymer electrolyte can lead to nonuniformity in ionic conductivity. This can be highly detrimental to lithium deposition and may result in dendrite formation. Here, a polyethylene oxide-based electrolyte with improved thermal responses is developed by incorporating 2D boron nitride (BN) nanoflakes. The results show that the BN additive also enhances ionic and mechanical properties of the electrolyte. More uniform Li stripping/deposition and reversible cathode reactions are achieved, which in turn enable all-solid-state lithium-sulfur cells with superior performances.