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エネルギー科学：高エネルギー固体リチウム電池向けのエラストマー電解質
Nature 601, 7892 doi: 10.1038/s41586-021-04209-4
固体電池におけるリチウム金属アノードの使用は、従来のリチウムイオン電池を置き換える最も有望な技術の1つとして浮上している。固体電解質は、制御不能なリチウムデンドライトの成長を抑制するため、リチウム金属電池の安全な動作を可能にする主要な技術である。しかし、現在の固体電解質の機械的特性と電気化学的性能は、リチウム金属電池の実用化の要件を満たしていない。今回我々は、互いにつながった三次元プラスチック結晶相を持つエラストマー固体電解質種を報告する。このエラストマー電解質は、機械的なロバスト性、高いイオン伝導度、低い界面抵抗、高いリチウムイオン輸率を併せ持つ。銅箔上にin situ形成したエラストマー電解質は、長時間にわたるリチウムのプレーティング過程とストリッピング過程における体積変化に適応し、そのクーロン効率は100.0％であった。さらに、このエラストマー電解質によって、周囲温度と4.5 Vという高電圧において、限られたリチウム源、薄い電解質、高充填LiNi0.83Mn0.06Co0.11O2カソードという制約条件の下でフルセルの安定動作が可能になり、電極と電解質の総重量1 kg当たり410 Whを超える高い比エネルギーが得られてた。今回のエラストマー電解質系は、高エネルギー固体リチウム電池の安定動作を可能にする強力な戦略を提示している。
