微区域接口湿结构与量身定制的+-溶解和复合聚合物电解质的快速运输特性,以提高固态电池的性能
Haojing Liu1, Weiya Li1, Hui Chang1
1School of Materials Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|January 12, 2024
概括
这项研究开发了先进的固体聚合物电解质 (SPEs),用于更安全,高密度的金属电池. 新的复合聚合物电解质 (CPE) 膜显著提高了电池性能和循环寿命.
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:
- 全固态金属电池 (ASSLMB) 对于下一代储能至关重要,因为安全性和能量密度的要求.
- 固体聚合物电解质 (SPEs) 是液体电解质的有希望的替代品,提供更高的安全性和灵活性.
- 开发具有高离子导电性和稳定的高效SPEs仍然是一个关键的挑战.
研究的目的:
- 为ASSLMBs开发新的复合聚合物电解质 (CPE) 膜.
- 研究硫酸 (LSA) 加入对基于PVDF-HFP的SPE的结构和特性的影响.
- 评估ASSLMB的电化学性能和循环稳定性,使用开发的CPE.
主要方法:
- 制备PVDF-HFP/LSA复合聚合物电解质 (CPE) 膜.
- 使用红外和拉曼光谱来分析离子运输机制的表征.
- 制造和电化学测试LiidiyeCPE和LiFePO4固态电池.
主要成果:
- 纳入LSA创建了一个微区域接口湿结构,增强链路流动性和无形区域.
- LSA诱导了独特的离子运输通道 (AGG和CIP离子集群) 并降低了聚合物结晶性,促进了Li+扩散.
- 液晶电池E-15液晶电池LiFePO4电池的初始放电容量很高 (134.9 mAh g-1),在2°C的400个循环中保持了84%的容量,性能优于控制器 (CPE-0).
结论:
- 开发的PVDF-HFP/LSA CPE膜具有微区域湿结构,可以有效地提高ASSLMB的离子导电性和电化学性能.
- 由LSA诱导的独特的离子运输通道和降低的晶度是改善Li+扩散和电池稳定性的关键.
- 这些发现突显了LSA修改的SPEs在开发高性能和安全的固态电池方面的潜力.
