在循环压缩下软化用于固态电池的PEO-LiTFSI/LLZTO复合聚合物电解质
Dan-Il Yoon1, Nishad Mulay2, Jericko Baltazar2
1Department of Chemical and Materials Engineering, San Jose State University, One Washington Square, San Jose, California 95192-0082, United States.
机械应力显著降解固态电池中的复合聚合物电解质 (CPE). 循环压缩导致疲劳软化和离子导电率降低,特别是较小的填充颗粒,影响电池性能.
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
- 固态电池 固态电池是什么
背景情况:
- 复合聚合物电解质 (CPE) 为离子固态电池提供了离子导电性和机械灵活性的平衡.
- 长期的性能受到由于树形成和电极退化等因素导致的容量色的阻碍.
- 机械压力对CPE的具体影响仍然不太清楚.
研究的目的:
- 在循环压缩下研究基于聚乙烯氧化物的CPE在循环压缩下的机械变化.
- 为了评估离子导电填充剂颗粒大小 (500nm与5μm) 对电解质性能的影响.
- 阐明机械应力作为固态电池降解机制的作用.
主要方法:
- 循环压缩应用于CPE,以模拟电池循环期间的压力.
- 测试了两种CPE配方,具有不同的Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12颗粒大小 (500nm和5μm).
- 在机械循环前后测量了压缩模量和离子导电量.
主要成果:
- 在重复循环后,CPE表现出疲劳软化,压缩模量下降.
- 两种颗粒大小的软化程度都相似,在30%的应变下,在500个循环后,模量降低到80%左右.
- 使用500nm颗粒的CPE显示出离子导电率显著降低,与使用5μm颗粒的CPE不同.
结论:
- 独立于电化学循环的重复性机械应力可以显著降低CPE性能.
- 较小的填充颗粒大小 (500纳米) 在机械应力下更容易受到离子导电性损失的影响.
- 必须考虑机械降解途径,以提高固态电池的长期稳定性.
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