多功能添加剂使高性能金属电池的5H"PEO固体电解质成为可能
Zexiao Cheng1, Jingwei Xiang1, Lixia Yuan1
1State Key Laboratory of Material Processing and Die & Mold Technology, School of Materials Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China.
ACS applied materials & interfaces
|April 22, 2024
概括
研究人员开发了一种新型的5H"聚乙烯氧化物) 电解质,并添加了三五二 (pentafluorophenyl) 添加剂,用于先进的固态金属电池,提高导电性和安全性.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 具有金属阳极的固态电池为下一代储能提供高能量密度和安全优势.
- 目前的聚合物电解质,特别是聚乙烯氧化物 (PEO),在要求高的应用中面临离子导电性和离子传输的局限性.
- 需要改进的电解质来释放固态金属电池的全部潜力.
研究的目的:
- 开发一种基于聚乙烯氧化物 (PEO) 的高性能电解质,用于固态金属电池.
- 提高PEO电解质的离子导电性,离子转移数和电化学稳定性.
- 通过电解质修改,提高金属电池的安全性和循环稳定性.
主要方法:
- 引入三五甲 (TPFPB) 作为多功能添加剂,用于聚乙烯氧化物 (PEO) 电解质.
- 修改过的电解质的离子导电性,结晶性和离子转移数的表征.
- 用开发的电解质对Li/Li对称细胞,LiFePO4/Li全细胞和NCM811/Li全细胞进行电化学测试.
主要成果:
- 添加TPFPB使离子导电率从6.08 × 10-5增加到1.54 × 10-4 S cm-1和离子转移数从0.19增加到0.53.
- 修改后的电解质在4.6V以上呈现出增强的电化学稳定性窗口,并改善了接口稳定性.
- TPFPB具有自灭效果,增强了电池的安全性,并在各种电池配置中实现了长期循环稳定性.
结论:
- 新型的"5H" PEO电解质与TPFPB添加剂显著提高了固态金属电池的性能指标.
- TPFPB有效地降低了PEO结晶性,促进了阴离子捕获,并优化了相间组合以获得卓越的电化学性能.
- 这项工作为开发先进的固态电解质,用于高性能和安全的电池提供了一个有前途的战略.
