化结合剂的替代品:可回收的共聚/碳酸盐电解质用于高容量的固体复合阴极

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
• 聚合物化学 聚合物化学

背景情况:

• 优化复合阴极对于商业化安全,下一代固态电池至关重要.
• 开发合适的聚合物粘合剂对于电极可加工性和稳定的固体-固体接口至关重要.
• 传统的粘合剂通常会限制固态电池组件的性能和可回收性.

研究的目的:

• 设计和系统地研究块聚/碳酸盐作为固态电池阴极的离子导电,高压稳定结合剂.
• 为了比较ABA-和AB-聚合物架构在绑定器应用中的适用性.
• 确定最佳的聚合物特性,以提高电化学性能和界面稳定性.

主要方法:

• 通过催化转换在CO2/环氧化物和循环单体环开聚合物之间合成块聚/碳酸盐.
• 使用单晶LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2,Li6PS5Cl固体电解质和新结合剂的碳纳米纤维制造复合性阴极.
• 电化学测试 (放电容量,循环稳定性) 和粘合物特性 (离子导电性,氧化稳定性,粘性弹性) 的表征.

主要成果:

• 与传统结合剂相比,实现了更好的放电能力 (186 mA hg-1) 和容量保留 (96.7%超过200个周期).
• 证明了ABA类型的聚合物架构为粘合剂应用提供了卓越的导电性和机械性能.
• 确定了最佳的结合剂特性:分子质量为50公斤的mol-1,35重量%的聚碳酸盐,5.2V的氧化稳定性和2.2 × 10-4 S cm-1的离子导电性.

结论:

• 块聚/碳酸是高性能固态电池阴极的有效结合剂,增强了电化学性能和界面稳定性.
• 控制的聚合策略使结合剂特性适用于高压阴极和硫化物电解质的苛刻应用.
• 开发的粘合剂有助于粘合剂的分离和完全回收,为可持续的电池技术做出贡献.