三维金属有机框架@纤维素骨架增强复合聚合物电解质,用于全固态金属电池
Xin Song1, Kang Ma2, Jian Wang1
1College of Mechanical and Electrical Engineering, Power & Energy Storage System Research Center, Qingdao University, Qingdao 266071, China.
ACS nano
|May 1, 2024
概括
这项研究开发了强化复合聚合物电解质 (CPE),使用热性伊米达酸框架和纤维素纤维用于高安全的固态金属电池. 这些先进的CPE显示出卓越的离子导电性和稳定性,可提高电池性能.
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:
- 固态金属电池 (SSLMB) 对于高能量密度应用至关重要.
- 复合聚合物电解质 (CPE) 为克服单元固体电解质的局限性提供了一个有希望的解决方案.
- 开发强大高效的CPE是推动SSLMB技术发展的关键.
研究的目的:
- 通过将刚性功能骨架与软聚合物电解质相结合,创建加强的CPE.
- 为了研究热利性伊米达酸框架 (ZIFs) 和苏奇尼尼特 (SN) 增塑剂对聚乙烯氧化物 (PEO) 属性的协同效应.
- 使用计算方法了解开发的CPE中的离子导电机制.
主要方法:
- 在纤维素纤维骨架上通过ZIFs的现场生长制造ZIF-67@CF/PEO-SNCPE.
- 物理和电化学性质的表征,包括离子导电性,转移数和电化学窗口.
- 评估机械强度和涂/剥离稳定性.
- 密度函数理论 (DFT) 计算用于研究Li+导电机制.
主要成果:
- ZIF-67@CF/PEO-SN CPEs 呈现出高离子导电性 (1.17 × 10−4 S cm−1 在 30 °C) 和 0.40.4 的 Li+ 转移数.
- 实现了5.0V的宽电化学窗口和显著的抗拉强度 (18.7MPa).
- 在LiFePO4/CPE/Li细胞中展示了优异的涂层/剥离稳定性 (>550小时) 和出色的性能.
结论:
- ZIF-67@CF和SN的协同作用组合显著增强了基于PEO的CPE的特性.
- 开发的CPE显示出高安全性和高能量密度SSLMB的巨大潜力.
- 这项研究为为下一代电池设计先进的功能化CPE提供了宝贵的见解.
