好分散的聚合物纳米复合物电解质的离子导电性和机械增强
Marshall C Tekell1, Georgia Nikolakakou2,3, Emmanouil Glynos2,4
1Department of Chemical Engineering, Columbia University, New York, New York 10027, United States.
ACS applied materials & interfaces
|June 16, 2023
概括
在聚合物电解质中控制纳米粒子分散可以提高机械性能,但降低离子导电性. 穿透聚合物,而不是分离的颗粒,可能是改善离子传输所需的.
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:
- 聚合物电解质中的纳米粒子 (NPs) 提高了机械和离子传输性能.
- 以前的研究将增强的导电性与NP分散联系起来,但这很少被量化.
- 机械学理解通常假设理想化的NP状态 (分散或聚合).
研究的目的:
- 控制和量化PEO:LiTFSI聚合物电解质中的二氧化NP的粒子间结构.
- 为了研究受控NP分散对机械和离子传输特性的影响.
- 阐明NP结构和电解质性能之间的关系.
主要方法:
- 在PEO:LiTFSI.中控制的二氧化NP (14 nm直径) 的合成和分散.
- 利用小角度散射量化NP结构和粒子间距.
- 测量机械性能 (储存模量) 和离子导电性 (介电光谱,阻断电极导电性,Li+转移).
主要成果:
- 疏水性修改的基NP通过静电排斥来稳定,其结构因子取决于后体积分数.
- 在90°C的储存模块 (G) 中,在NP结构化时观察到显著的增加.
- 离子导电性随着NP负荷的单调下降,比麦克斯韦模型预测的更快,而Li+转移保持不变.
结论:
- 在聚合物电解质中控制的NP分散增强了机械强度,但降低了离子导电性.
- 实现增强的离子导电性可能需要透陶NP表面的聚合物.
- NP的物理分离阻碍了,而不是促进了这些系统中的大量离子运输.
