在不牺牲聚合物电解质中的离子运输的情况下提高机械强度
James T Bamford1,2, Seamus D Jones2,3, Nicole S Schauser1,4
1Materials Department, University of California, Santa Barbara, Santa Barbara, California 93106, United States.
ACS macro letters
|May 6, 2024
概括
使用离子的动态聚合物网络提高了固体聚合物电解质的强度和导电性. 这一突破解决了下一代电池的导电性强度权衡问题.
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:
- 下一代电池需要具有高离子导电性和机械强度的固体聚合物电解质 (SPEs).
- 现有的SPE经常面临导电性和机械强度之间的权衡.
- 动态聚合物网络提供了一种潜在的解决方案,可以在不影响离子运输的情况下增强机械性能.
研究的目的:
- 开发一种新型的SPE系统,将离子运输和机械性能脱.
- 为了研究单个聚合物结合联体的使用,同时离子解离和多价值离子网络的形成.
- 为了证明在开发的SPE中提高了机械强度和保持了离子导电性.
主要方法:
- 合成了一种聚合物,其中含有乙烯氧化物骨干和伊米达 (Im) 连接体.
- 将聚合物与 (Li+) 和 (Ni2+) 盐混合.
- 描述了材料的机械性能 (储存模量) 和离子导电性.
主要成果:
- 引入Ni2+离子通过Ni2+-Im相互作用创造了动态交叉链接.
- 随着Ni2+的增加,储能模块增加了133× (从0.014到1.907MPa).
- 尽管负荷为Ni2+,但高Li+导电性 (3.7 × 10-6 S/cm) 在90°C下保持不变.
结论:
- 由多价值金属组成的动态聚合物网络可以有效地提高SPE的机械强度.
- 离子运输和散装机械的脱可以在SPEs中使用合联结物和多价值离子实现.
- 这种方法为开发下一代电池的先进固体聚合物电解质提供了一个有前途的战略.
