热压缩提高了PEO固体聚合物电解质的机械强度,用于全固态金属电池

科学领域:

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背景情况:

• 基于聚乙烯氧化物 (PEO) 的固体聚合物电解质 (SPEs) 为全固态金属电池 (ASSSMB) 提供了灵活性和安全性.
• 关键的局限性包括电离电导率不足和机械强度不足,阻碍了实际应用.
• 开发机械坚固和离子导电的SPEs对于推进ASSSMB技术至关重要.

研究的目的:

• 为ASSSMBs增强基于PEO的SPEs的离子导电性和机械强度.
• 为了研究将超离子导体 (Na$_{3}$Zr$_{2}$Si$_{2}$PO$_{12}$ (NZSP)) 和NaClO$_{4}$纳入基于PEO的SPEs的有效性.
• 评估ASSSMBs的电化学性能和长期稳定性,使用开发的复合电解质.

主要方法:

• 采用无溶剂热压技术制造机械坚固的基于PEO的SPE膜.
• 超离子导体Na$_{3}$Zr$_{2}$Si$_{2}$PO$_{12}$ (NZSP) 和NaClO$_{4}$被纳入以提高离子导电性.
• 全固态金属电池 (ASSSMB) 使用复合电解质组装并测试电化学性能.

主要成果:

• 准备的以PEO为基础的SPE显示出高离子导电率为4.42 × 10$^{-4}$ S cm$^{-1}$,电化学稳定窗口为4.5V与Na/Na$^{+}$.
• 该SPE促进了与电池电极的密切接触,这对于有效的离子传输至关重要.
• 这台Na $_{3}$V$_{2}${PO$_{4}$) $_{3}$@C ASSSMB显示出出色的容量保留 (97.1%在0.5°C和60°C的100个循环后) 和高库伦比效率 (接近100%).

结论:

• 无溶剂的热压方法与NZSP和NaClO$_{4}$的添加相结合,是制造稳定和高性能聚合物陶复合电解质的有希望的策略.
• 开发的SPEs显著提高了基于PEO的电解质的离子导电能力和机械强度.
• 这种方法为实现高能量密度和稳定的金属电池铺平了道路.