用于全固态金属电池的多基离子定聚合物电解质
Billy R Johnson1, Ashwin Sankara Raman1, Aashray Narla1
1School of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia 30332, United States.
研究人员开发了一种新型的单一离子导电固体聚合物电解质 (SLiC-SPEs),使用聚聚烯制造更安全,高性能的电池. 与以前的SLiC-SPEs相比,这些材料提供了更好的离子导电性和稳定性.
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:
- 在电池中使用传统液态电解质的安全问题需要先进的固态替代品.
- 聚酸为高离子导电性和热稳定性提供灵活的骨干,但作为固体聚合物电解质 (SPEs) 未得到充分探索.
- 现有的单一离子导电SPE (SLiC-SPE) 面临着离子导电性,电化学稳定性和循环性能方面的挑战.
研究的目的:
- 开发和描述基于多酸的新型SLiC-SPEs,以提高电池的安全性和性能.
- 调查这些新特价经济体中控制离子动态的结构-财产关系.
- 为了证明这些SLiC-SPEs在全固态金属电池中的潜力.
主要方法:
- 通过简单的途径合成三种化聚酸基的SLiC-SPEs.
- 使用差分扫描热度计 (DSC),电化学阻抗光谱 (EIS) 和固态核磁共振 (ssNMR) 的表征.
- 电化学测试包括离子转移数 (tLi) 测量和使用金属阳极和LiFePO4阴极评估循环性能.
主要成果:
- 合成的SPEs表现出高热稳定性,高达~208°C.
- 实现了与最先进的无溶剂/无增塑剂的SLiC-SPEs可比的离子导电性.
- 基于二聚[bis(trifluoroethylamino) phosphazene] (pTFAP2Li) 的SPE显示了0.76的高tLi和与电池组件的良好兼容性.
- 一种PEO-pTFAP2Li混合物在完全固态的金属电池中,在100°C的40个循环中显示出81.2%的容量利用率和86.8%的保留率.
结论:
- 基于聚酸的SLiC-SPEs为开发更安全,更高效的固态电池提供了有前途的途径.
- 这些聚合物的简单合成和可调性使得它们能够针对特定的电池应用进行优化.
- 这项研究表明,SLiC多酸SPEs在实现全固态金属电池稳定循环性能方面的可行性.
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