用于复合结构电池的聚乙烯氧化物-聚硫混合物的电气和机械特性
Francesco Gucci1, Marzio Grasso1, Stefano Russo1
1School of Aerospace, Transport and Manufacturing, Cranfield University, Cranfield MK43 0AL, UK.
Polymers
|June 10, 2023
概括
这项研究通过将聚乙烯氧化物 (PEO) 和聚硫 (PSF) 与LiTFSi混合来优化电池的聚合物电解质. 一个PEO-PSf 70-30比率与EO/Li比率为30/1提供了离子导电性和机械强度的平衡.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 固体聚合物电解质对于先进的电池技术至关重要.
- 平衡离子导电性和机械性能是实际应用的关键.
- 聚乙烯氧化物 (PEO) 和聚硫 (PSF) 混合物具有可调节的特性.
研究的目的:
- 研究PEO-PSf重量比率和EO/Li比率对聚合物电解质特性的影响.
- 为了确定最佳的组合,以提高离子导电性和机械强度.
- 评估电气和机械性能之间的权衡.
主要方法:
- 在不同比例下制备PEO-PSf-LiTFSi聚合物混合物.
- 使用FT-IR,DSC和XRD进行表征.
- 通过微拉伸测试进行机械测试 (斯模量,拉伸强度).
- 使用电化学阻抗光谱 (EIS) 从5°C到45°C进行离子导电性测量.
主要成果:
- 在25°C时,最高的离子导电率 (1.91×10−4 S/cm) 是用PEO-PSf 70-30和EO/Li 16/1.1实现的.
- 对于PEO-PSf 80-20和EO/Li 50/1.1,观察到的Young模量最高 (1.5 GPa在25°C).
- 一个PEO-PSf 70-30比率与EO/Li 30/1显示出一个有利的平衡: 1.17 × 10-4 S/cm导电率和800 MPa的模量.
- 高的EO/Li比率 (例如16/1) 导致了显著的脆弱性.
结论:
- 优化的PEO-PSf与LiTFSi混合物可以实现电池电解质的理想离子导电性和机械性能.
- PEO-PSf 70-30 EO/Li 30/1组合为固态电池应用提供了一个有希望的候选.
- 仔细控制组件比率是必不可少的,以避免有害的影响,如易碎.
