在现场形成凝聚合物电解质,用于高能量密度金属电池
Jin-Xin Xue1, Feng-Quan Liu2, Tian-Qi Xiang1
1Beijing Key Laboratory of Energy Conversion and Storage Materials, College of Chemistry, Beijing Normal University, Beijing, 100875, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|September 15, 2023
概括
这项研究介绍了一种在现场形成高能金属电池的新凝聚合物电解质 (GPE). 通过Ritter反应形成的新GPE增强了高压阴极的安全性和循环性能.
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:
- 在现场形成凝聚合物电解质 (GPEs) 对于提高高能量密度金属电池的安全性和循环性能至关重要.
- 当前GPE的一个显著的局限性是它们与高压阴极材料的不兼容性.
研究的目的:
- 开发一种在现场形成与高压阴极材料兼容的新型GPE.
- 为了提高金属电池的电化学性能和稳定性.
主要方法:
- 在液体电解质中利用Ritter反应机制在现场形成GPE.
- 通过胺基组交叉连接聚合物链,以创建GPE.
- 使用电化学测试,密度函数理论 (DFT) 计算和X射线光电子谱学 (XPS) 描述GPE的特性.
主要成果:
- 新型GPE具有高离子导电性 (1.84 mS cm−1),广泛的电化学稳定性窗口 (>5.25 V),以及高离子转移数 (≈0.78).
- 带有in situ形成的GPE的LiLiNi0.6Co0.2Mn0.2O2电池表现出很好的长期循环稳定性 (93.4%在300个循环后).
- DFT和XPS的结果证实,胺基和基稳定了阴极结构,促进了的均沉积.
结论:
- 基于Ritter反应的现场GPE提供了卓越的电化学性能和与高压阴极的兼容性.
- 这种可适应的方法对推进高能量密度离子电池技术具有前途.
- 开发的GPE在各种电池配置中是有效的,包括石墨LiMn2O4和石墨LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2袋式电池.
