Abstrak
Pencarian baterai litium yang aman dan tahan suhu menghadapi dilema kritis: elektrolit cair konvensional mengorbankan keselamatan dengan pelarut organik yang mudah terbakar, sementara alternatif solid-state yang ada mengalami konduktivitas ionik yang tidak memadai. Studi ini mengungkap arsitektur elektrolit biomimetik yang tidak mudah terbakar yang terinspirasi oleh dinding sel tumbuhan, mengintegrasikan selulosa bakteri (BC) dengan mikrosfer tahan api yang berasal dari lignin (LNDP) dan hidroksiapatit yang difungsikan oleh litium (HAPLi). Kerangka biomimetik “selulosa-lignin-hemiselulosa” membentuk beberapa saluran transpor Li + , dan mencapai angka transfer Li + yang tinggi (0,75) dan konduktivitas ionik yang luar biasa (4,69 mS cm⁻ 1 pada 30 °C; 0,162 mS cm⁻ 1 pada −20 °C) melalui antarmuka elektrolit padat (SEI) yang kaya fluor/fosfor. Pada suhu 0,2 C, baterai Li||LiFePO4 yang dirakit dengan BC/Li-FR menunjukkan kapasitas pengosongan awal yang tinggi sebesar 117 mAh g −1 pada suhu −20 °C, dan secara stabil menjalankan 800 siklus dengan tingkat retensi tinggi sebesar 97,7%. Baterai Li||NCM811 mempertahankan kapasitas tinggi sebesar 151,4 mAh g⁻ 1 setelah 130 siklus pada suhu −20 °C. Pekerjaan ini menunjukkan bahwa arsitektur BC/Li-FR memungkinkan perilaku pengendapan ion litium yang mengatur sendiri, sehingga secara efektif menekan pembentukan dan pertumbuhan dendrit. Temuan ini meletakkan dasar yang inovatif untuk mengembangkan baterai litium yang aman secara inheren yang mampu beroperasi secara stabil pada spektrum suhu yang luas, termasuk lingkungan kriogenik yang menantang.