具有可调整形态的高度伸缩型聚氨多孔膜,用于先进的金属电池
Arshad Hussain1, Andleeb Mehmood2, Waseem Raza3
1Interdisciplinary Research Center for Hydrogen Technologies and Carbon Management (IRC-HTCM), King Fahd University of Petroleum & Minerals, KFUPM Box, 5040, Dhahran, 31261, Saudi Arabia.
Chemistry, an Asian journal
|April 18, 2024
概括
这项研究开发了一种可调节的多孔聚氨 (PU) 膜,用于金属电池. PU-EtOH膜表现出卓越的性能,提高了电池寿命和循环效率.
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:
- 金属电池 (LMB) 需要先进的分离器,以实现高功率密度和安全性.
- 像聚烯 (PP) 这样的电流分离器在热稳定性和离子导电性方面存在局限性.
- 可调整的形态膜对于缓解树突生长和提高电池性能至关重要.
研究的目的:
- 为LMBs开发一种灵活,热稳定,离子导电的多孔聚氨 (PU) 膜.
- 研究非溶剂选择对PU膜形态和特性的影响.
- 评估开发的PU膜在Li//Li对称和LiFePO4/Li半细胞中的性能.
主要方法:
- 在PU膜制造中使用非溶剂诱导的相分离技术.
- 组合密度函数理论 (DFT) 和实验分析.
- 电解质的湿透性,多孔性,机械灵活性,热稳定性和离子导电性测量.
- 对Li//Li对称电池和LiFePO4/Li半电池进行电化学测试.
主要成果:
- 通过不同的非溶剂实现可调节的毛孔结构 (类似手指的,类似海绵的).
- PU-EtOH膜表现出优越的电解质可湿性 (472%),高孔性 (75%) 和热稳定性 (>170°C).
- 与PP分离器相比,Li//Li对称细胞的离子导电率提高 (1.38mS cm-1) 和寿命延长 (800小时).
- 在5C速率下,LiFePO4/Li半电池 (115.4 mAh g-1) 与PP分离器 (104.4 mAh g-1) 的循环性能得到改善.
结论:
- 开发的PU多孔膜为LMBs提供可调整的形态和增强的特性.
- PU-EtOH膜显著提高了电池寿命和循环性能.
- 这些膜显示了提高金属电池的效率和安全性的巨大潜力.
