聚烯二基聚合物电解质的组成调节,使双界面稳定的固态电池能够实现双界面稳定

科学领域:

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• 电化学 电化学 电化学
• 聚合物科学 聚合物科学

背景情况:

• 聚烯 (PAN) 是一个有前途的聚合物电解质矩阵,由于其电化学稳定性和盐协调.
• 基于PAN的电解质面临着诸如较差的离子导电性和金属阳极的界面不稳定性等挑战.
• 这些问题阻碍了高性能固态电池的开发.

研究的目的:

• 为解决固态电池基于PAN的电解质的接口问题.
• 通过组合调节来增强离子导电性和电化学稳定性.
• 开发一种稳定的固态电池,以提高循环性能.

主要方法:

• 在PAN矩阵中引入 succinonitrile (SN) 塑料晶体和LiNO3盐.
• 研究SN对离子转移和界面接触形成的影响.
• 分析稳定的固体电解质接口 (SEI) 层的现场形成.
• 评估Li对称细胞和LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/Li全细胞的性能.

主要成果:

• 添加SN塑料晶体和LiNO3促进了快速的离子转移和符合界面接触.
• 在/电解质接口上形成了一个由Li3N和LiNO2组成的稳定的SEI层,防止不必要的反应.
• 李对称电池的临界电流密度为1.7 mA cm-2,在0.1 mA cm-2下循环700小时.
• 固态全电池实现了161mAh/g的初始放电容量,在0.1C的100个循环后保持了88.7%的容量.

结论:

• 通过将SN和LiNO3纳入PAN电解质的组成调节,有效地解决了接口不稳定性问题.
• 开发的电解质能够快速输送离子,并形成一个保护性的SEI层,这对于金属阳极至关重要.
• 这种方法显著提高了固态电池的性能和循环稳定性.
• 这些发现为推进基于PAN的电解质在固态电池应用中提供了一个简单的策略.