纳米尺度离子传输增强了固体聚合物-陶电解质中的导电性
Georgios Polizos1, Monojoy Goswami2, Jong K Keum3,4
1Electrification and Energy Infrastructures Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee 37831, United States.
ACS nano
|January 4, 2024
概括
这项研究将聚合物复合结构与固态电池的离子 (Li+) 运输联系起来. 优化聚合物/陶接口可以提高离子导电性和电池性能.
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
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 固态电池需要灵活的,无溶剂的聚合物电解质,以提高安全性和能量密度.
- 这些电解质的预测设计需要对离子运输机制有深入的了解.
- 当前的挑战包括同时实现高离子导电性和电化学稳定性.
研究的目的:
- 在陶聚合物电解质中建立复合结构,聚合物动力学和离子 (Li+) 运输之间的相关性.
- 为了阐明结构-属性关系来定制Li +导电性和电化学稳定性.
- 了解接口形态和盐化学如何影响离子解离和运输.
主要方法:
- 利用介电放松光谱来研究用LiTFSI或LiFSI盐和Al-LLZO陶纳米粒子在聚乙烯氧化物 (PEO) 复合材料中的Li+动态.
- 采用小角度X射线散射来分析纳米尺度的离子聚合结构.
- 进行了分子动力学 (MD) 模拟,以揭示基本的Li+脱相关机制.
主要成果:
- 控制聚合物/陶接口的形态和功能可以增强离子脱离聚合物动力学.
- 纳入Al-LLZO血小板增加了移动Li+离子的密度.
- +盐的化学结构与离子集群域大小,导电机制和电化学稳定性相关.
结论:
- 优化陶-聚合物接口是提高固态电解质中Li+导电性的关键.
- 了解聚合物细分动力学,盐化学和陶填充剂之间的相互作用对于设计高性能电解质至关重要.
- 这项工作为用于固态电池的先进聚合物电解质的预测设计提供了基本的见解.
