超薄,机械耐用,可扩展的聚合物盐固体电解质用于高速金属电池

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:

• 聚合物盐固态电解质 (PIS SSEs) 显示出高离子导电性和易于处理的承诺.
• 然而,PIS SSE通常具有较差的机械耐用性和过高的厚度,这阻碍了它们的实际应用.
• 开发强大,薄的固态电解质对于下一代金属电池至关重要.

研究的目的:

• 使用可扩展的方法开发机械耐用和超薄的PIS SSE.
• 调查Al2O3涂层隔离器对PIS SSE的性能的影响.
• 为了证明这些增强电解质在固态金属电池中的性能.

主要方法:

• 制备Al2O3涂层聚乙烯 (PE/AO) 分离器.
• 在PE/AO基板上制造PIS SSE (PE/AO@PIS).
• 电解质性质的全面表征 (离子导电性,机械强度,热稳定性, - 树突抗性).
• 对称的Li电池和全电池的组装和测试 (LiFePO4身上Li,NCM811身上Li,NCM9055身上Li).

主要成果:

• PE/AO@PIS表现出25微米的超小厚度和特殊的机械耐用性 (55.1MPa).
• 观察到改善了湿透性,热稳定性 (330°C) 和-基耐受性.
• 取得了有利的离子导电性 (25°C时0.12mS cm−1),使稳定的对称Li电池能够在3000小时内运行.
• FePO4dusaLi全电池表现出优异的速率能力 (131.0 mAh g-1在10C) 和循环能力 (93.6%在400个循环后在2C保持).
• 证实了高质量负载性能 (7.5 mg cm-2) 和与富含的阴极 (NCM811,NCM9055) 的兼容性.

结论:

• 涂有Al2O3的PE分离器为超薄PISSSE提供了坚固且可扩展的基板.
• PE/AO@PIS电解质克服了机械耐用性较差和厚度较大的限制.
• 这种方法显著推进了PIS SSE在高性能固态金属电池中的实际应用.