一维氧化物纳米结构具有反应性表面缺陷,为所有固态复合电解质提供了丰富的区域和高压稳定性
Wen Yu1,2, Nanping Deng1,2, Dongjie Shi3
1State Key Laboratory of Separation Membranes and Membrane Processes/National Center for International Joint Research on Separation Membranes, Tiangong University, Tianjin 300387, China.
ACS nano
|November 10, 2023
概括
研究人员使用添加MgO纳米纤维开发了一种新的固体聚合物电解质. 这增强了离子导电性和循环稳定性,使得更安全的高压全固态电池 (ASSLB) 更安全.
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
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 全固态电池 (ASSLB) 面临着固体聚合物电解质的挑战,包括低离子导电性,低高压稳定性和树形成.
- 开发安全,低成本和高性能固体电解质对于推进ASSLB技术至关重要.
研究的目的:
- 为了提高ASSLBs的聚乙烯氧化物/二三甲硫) 胺 (PEO/LiTFSI) 固体聚合物电解质的性能.
- 调查-化MgO纳米纤维在改善离子导电性和稳定性方面具有表面缺陷的作用.
主要方法:
- 在PEO/LiTFSI电解质系统中将扩大规模的添加MgO纳米纤维纳入.
- 描述技术和密度函数理论 (DFT) 计算来分析离子运输机制.
- 使用改性电解质的ASSLB的制造和电化学测试.
主要成果:
- TFSI-离子通过与氧空隙和Li-O/Li-N键的静电相互作用强烈吸附到MgO纳米纤维上.
- 由暴露的Li在氧气空缺附近形成的Li-丰富域的形成,增强Li+扩散.
- 在30°C时达到1.48 × 10-4 S cm-1的离子导电性.
- 在2C下1500次循环后,表现出极好的循环稳定性,容量保持率为85.2%.
- 改善了LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/Li电池的抗氧化剂稳定性和长周期寿命 (>700个周期).
结论:
- 1D氧化物纳米结构的表面缺陷显著改善了固体聚合物电解质中的Li+扩散动力学.
- 使用化纳米纤维构建富含的区域的策略对高压ASSLBs有效.
- 这项工作为开发更安全,更高效的固体聚合物电解质为下一代电池提供了途径.
