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一种用于硫化物基固态电池的固态电解质层，其包含一种离子塑料晶体，该晶体通过表面与界面切割分析（SAICAS）测得的剪切强度降低至15–70 MPa，从而可在低封装压力（≤1.0 MPa）下实现稳定的循环性能。

性能最佳的示例将Li₆PS₅Cl、PVDF粘合剂以及5-氮杂螺[4,4]壬烷-1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酰亚胺（SBPCFSI，上图；含10摩尔% LiTFSI）按96.5 : 1 : 2.5的质量比。将二甲苯/异丁基异丁酸酯混合溶剂制备的浆料通过刮涂法涂覆于PET薄膜上，经干燥（40°C，真空条件下12小时）后进行等静压（490 MPa）。

采用Li₂O-ZrO₂涂层LiNi_0.8Co_0.15Mn_0.05O₂正极（用二氯甲烷浸渍SBPCFSI）和电镀型Ag/炭黑负极的完整电池，在0.3 MPa封装压力下进行循环测试（25°C，2.5–4.25 V）。例 1 表现出 49.0 MPa 的剪切强度、93.2% 的 100 次循环容量保持率和 99.9% 的平均库仑效率，而没有塑料晶体的 Li₆PS₅Cl / PVDF 层的剪切强度为 88.8 MPa，容量保持率为 10.1%，库仑效率为 96.8%。将 SBPCFSI 替换为琥珀酰腈 + 5 mol% LiTFSI（例 12）可获得相似的性能（49.7 MPa、93.1%）。

上图：SBPCFSI 阳离子（5-氮杂螺[4,4]壬烷，SBP⁺）和阴离子（1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酰亚胺，CFSI^-）的结构。
下图：不同组分固态电解质层在假定剪切强度（MPa）下的100次循环容量保持率。
X轴：假定剪切强度（MPa）；Y轴：100次循环容量保持率（%）
实施例：Example
比较例：Comparative example

多孔多分散二氧化硅（SiO₂）微球（D₅₀：2–4 μm）作为原料，用于制备无硅烷路线的硅碳复合负极材料。将微球在氮气氛围下于600°C脱水1小时。

采用远程镁源（约150 μm的镁颗粒置于下层隔室，并通过不锈钢网与二氧化硅原料隔开）进行镁热还原，在氩气氛围下于600°C和约2 kPa条件下反应8小时，形成由Si、MgO和残留Mg₂Si组成的中间产物。在氩气氛围下，于 650°C 和约 0.13 kPa 条件下进行 6 小时的硅化物去除退火，使 Mg₂Si 分解。

通过在 630°C 下进行 1 小时的丙烯（N₂ 中体积分数为 33%）化学气相沉积（CVD），沉积了一层碳封端层，以钝化新还原的 Si 表面。通过在1 M HCl中搅拌60分钟，选择性地去除了副产物MgO，并通过在630°C下用丙烯（N₂中体积分数为33%）进行26小时的CVD，沉积了最终的碳密封层，以减小比表面积。

在锂离子半电池中，该材料的硅含量为 65.2 质量百分比，首循环可逆容量为 2,497 mAh/g，首循环效率为 89.6%。

图：50,000倍放大倍率的扫描电子显微镜（SEM）微观图像，显示还原硅颗粒分散在硅碳复合材料的碳基体中（刻度尺：200 nm）。

通过共沉淀法（NiSO₄、CoSO₄、MnSO₄；NaOH沉淀剂；过渡金属：NaOH = 1：2 mol/mol）合成了Ni_0.88Co_0.09Mn_0.03(OH)₂前驱体。在干燥的高速混合机中与LiOH混合，并进行两步煅烧（2°C/min升至850°C，7小时；然后700°C，12小时），得到了单颗粒LiNi_0.88Co_0.09Mn_0.03O₂（D50：3 μm）。将相同的预制料与 LiOH 混合，经单步煅烧（2°C/min 升至 760°C，O₂ 流量为 10 mL/min），可得到二次颗粒 LiNi_0.88Co_0.09Mn_0.03O₂（D50：13 μm）。

LiMn_0.60Fe_0.40PO₄（不规则形状的二次颗粒，D50：1 μm）通过将 FePO₄、Mn₂O₃、 LiH₂PO₄、Li₂CO₃及添加剂于去离子水中混合，随后经砂磨、喷雾干燥、第一次煅烧（升温速率2°C/min至850°C，N₂流量10 mL/min）、添加碳源、研磨、喷雾干燥及第二次煅烧（700°C）制得。

将三种组分按 49 : 21 : 30（质量百分比）进行干混（二次颗粒 NMC : 单颗粒 NMC : LMFP）。在扣式半电池（4.3–2.0 V vs. Li⁺/Li，25°C）中，该混合物表现出 650 Wh/L（0.1 C）的体积能量密度，并在 500 次循环（1 C / 1 C）后保持 92.5% 的高温循环保持率。在 30–50 Ah 软包全电池中，充电至 4.2 V 并在 1000 L 高压釜中加热至 0 V 时，最大高压釜压力为 0.32 bar，相比之下， 75.5%以及2.99 bar。

开发了一种含有MNFB（甲氧基九氟丁烷）涂层添加剂的PFSA（全氟磺酸）离子体PEM（质子交换膜），用于PEMFC（质子交换膜燃料电池）和水电解槽应用，旨在提高中、高相对湿度下的质子导电性。

该添加剂——Pt/C复合催化剂或惰性颗粒（二氧化硅、炭黑、石墨烯或碳纳米管；粒径20 nm–1 µm；比表面积10–1000 m²/g）——在甲氧基九氟丁烷（NOVEC 7100工程流体，3M； 1–72 小时）中进行湿磨，可选加入醇类，使颗粒表面包覆 0.1–5 质量百分比的 MNFB（优选 1–2 质量百分比的 MNFB + 添加剂）。将包覆好的添加剂过滤、干燥（50–100°C，5–30 分钟），并按 1 : 10 至 1 : 2000 的 PFSA 离子聚合物与包覆添加剂质量比（优选 1 : 100 至 1 : 300）与 PFSA 离子聚合物溶液混合。

将该分散液浇铸在发泡聚四氟乙烯（ePTFE）支撑膜（1–10 µm）上，并在 60–180°C 下干燥 10–60 分钟；可选地，在 ePTFE 的另一面涂覆含包覆添加剂的第二层 PFSA。首选的 PEM 包括 4–15 µm 的第一层 PFSA、1–10 µm 的 ePTFE 增强层和 2–6 µm 的第二层 PFSA（总计 6–30 µm），涂覆添加剂的面积密度为 5–100 µg/cm²。涂覆的添加剂颗粒分散在两个 PFSA 层中，PFSA 离子聚合物渗透到 ePTFE 微孔中（上图）。

在 40–100% 相对湿度下进行的四探针 EIS（电化学阻抗谱）显示，含有 MNFB 涂覆的 Pt/C 添加剂的 PFSA 膜 (A) 在相对湿度≥50%时，其面内质子电导率明显高于采用未改性Pt/C添加剂的完全相同的膜(B)，在100%相对湿度下达到≈325 mS/cm，而未改性对照组为≈275 mS/cm（下图）。推测MNFB包覆添加剂表面对氟碳分子的增强亲和力可使磺酸根离子簇定向排列，从而改善质子传输。

A：含有MNFB包覆Pt/C添加剂的PFSA膜
B：含有未改性Pt/C添加剂的PFSA膜（对照组）
上图：PEM的示意性横截面图，显示MNFB包覆的添加剂颗粒（330）分散在PFSA离子聚合物（302）的第一层（322）和第二层（326）中，两者之间由ePTFE增强层（312）隔开，其微孔（310）被离子聚合物渗透；图中标示了H⁺的传输方向
下图X轴：相对湿度（%）
下图Y轴：通过四探针电化学阻抗谱（EIS）测得的面内质子电导率（mS/cm）