一个H₂O-启动的交联策略,用于超细纳米集群强化高性聚合物-在-塑化剂固体电解质

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
• 聚合物化学 聚合物化学

背景情况:

• 固体聚合物电解质 (SPEs) 对于先进的电池技术至关重要.
• 增塑剂可以提高SPEs中的离子导电性,但往往会损害机械完整性.
• 开发具有高导电性和强大的机械性能的SPEs仍然是一个重大挑战.

研究的目的:

• 为固体聚合物电解质开发一种新的交联策略,克服离子导电性和机械性质之间的权衡.
• 为了证明使用由受控水启动交联的金属-基终结聚合物的有效性.
• 为了创建适合高性能离子电池的高导电性和机械稳定的SPEs.

主要方法:

• 一种新的交叉连接策略,使用金属基终结聚合物,由受控的水量启动.
• 使用三甲基 (TMA) 功能化聚乙烯氧化物 (PEO) 形成Al-O纳米集群交联节点.
• 描述交联SPEs的机械性能 (伸展性,性) 和离子导电性.
• 评估 LiFePO4/Li 电池中的 SPE 的电化学性能.

主要成果:

• 通过使用Al-O纳米集群,成功地交叉连接了具有广泛分子重量的PEO链.
• 在保持出色的伸展性 (4640%) 和性 (3.87 × 10^4 kJ m^-3) 的同时,实现了高可塑性 (重量≥75%).
• 证明了高的离子导电性 (1.41 mS cm^-1),低的界面电阻 (48.1 Ω cm^2),以及一个宽的电化学窗口 (>4.8 V).
• 该LiFePO4/Li电池表现出稳定的循环性能,在1000个循环中保持98.6%的容量,在1C.

结论:

• 拟议的交叉连接策略有效地提高了SPEs的离子导电性和机械性能.
• 开发的SPE显示了安全和高性能离子电池的重大前景.
• 这种方法为设计先进的聚合物电解质提供了一种多功能方法.