High-Voltage Lithium Batteries Enabled by Facile In Situ Fabrication of Monophasic Cellulose-Based Single-Ion Conductors
Notice bibliographique
Résumé
The growing demand for high-energy-density, safe, and sustainable lithium-ion batteries (LIBs) necessitates the development of innovative electrolytes. Herein, we present a facile in situ preparation strategy for fabricating a high-performance single-ion conductor (SC). This SC is based on hydroxypropyl cellulose (HPC) integrated with polyethylene glycol diacrylate cross-linker, in combination with sodium styrene sulfonate (NaSS) as a functional monomer. The introduction of NaSS is crucial, as it introduces sulfonate groups that are immobilized within the polymer network, enabling selective lithium-ion transport. This approach offers a significant advancement over conventional polyether-based gel polymer electrolytes (GPEs), which usually suffer from limited oxidative stability and require the use of separators, particularly in high-voltage battery applications. The in situ polymerization method presented here eliminates the need for a separator and offers several key advantages: rapid processability, excellent scalability, and the formation of a stable solid electrolyte interface. The result is a robust, separator-free GPE. Our HPC-based single-ion conductor (MHPC SC) exhibits a high lithium transference number of 0.89 and an ionic conductivity of 2.4 mS cm –1 at room temperature. These properties are attributed to efficient lithium-ion transport through its synergistic effect of the polyanionic conductor and HPC matrix. The mechanically robust and highly conformal polymer network effectively suppresses detrimental interfacial reactions and mitigates dendrite growth, resulting in an enhanced cycling stability. Notably, the MHPC SC enables stable operation with high-voltage cathodes up to 4.3 V, achieving 94% capacity retention over 100 cycles. These findings highlight the potential of cellulose-based GPEs as a sustainable and high-performance electrolyte that significantly enhances both the safety and performance of advanced LIBs.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».