通过超高分子量聚合物增强复合固体电解质的机械性能

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:

• 复合固体电解质为固态金属电池提供了优势.
• 聚合物在陶中的电解质提供机械强度,但具有较差的灵活性和离子传输.
• 现有的聚合物中的陶电解质在树突抑制方面存在局限性.

研究的目的:

• 开发一种灵活的聚合物-陶固体电解质,具有增强的机械强度和离子导电性.
• 为了克服传统的聚合物-陶电解质的局限性.
• 为了提高固态金属电池的性能和安全性.

主要方法:

• 使用超高分子量聚合物和陶颗粒制造聚合物在陶薄膜.
• 将多余的盐纳入聚合物矩阵,以创建聚合物-盐结构.
• 描述膜的机械性能 (刚性) 和离子导电性.
• 组装和测试对称电池和LiFePO4电池.

主要成果:

• 准备好的薄膜具有很高的刚性 (10.5 MPa) 和灵活性.
• 取得的离子导电率为0.18 mS cm-1.1.
• 对称细胞表现出稳定的循环运行超过800小时.
• 在145个循环中,LiFePO4电池在0.1°C下提供了147.7mAhg-1的放电容量,并且在145个循环中没有显著的容量衰变.

结论:

• 开发的聚合物-陶电解质有效地结合了灵活性和机械强度.
• 聚合物盐结构增强了离子导电性,这对电池性能至关重要.
• 这种复合电解质显示出安全和高性能固态金属电池的巨大潜力.