不同颗粒大小的博伊米特纳米颗粒用于稳定的全固态金属电池
Weiran Zhao1, Peng Tian1, Tingting Gao1
1School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, Liaoning, PR China. tianpeng@dlut.edu.cn.
Nanoscale
|May 17, 2024
概括
在聚乙烯氧化物 (PEO) 固体聚合物电解质 (SPEs) 中添加boehmite纳米颗粒可以提高金属电池的性能. 较大的博伊米特颗粒大小可以提高离子导电性和电化学稳定性,从而使电池更安全,更持久.
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:
- 聚乙烯氧化物 (PEO) 是一种常见的聚合物电解质,但其结晶性和低氧化抵抗性限制了其在固态金属电池中的使用.
- 高的接口阻抗和有限的电化学稳定性 (<4.0 V) 在苛刻的电池应用中阻碍了基于 PEO 的电解质.
研究的目的:
- 设计一种基于PEO的新型固体聚合物电解质 (SPE),采用波希米特纳米颗粒,以克服传统PEO电解质的局限性.
- 调查米特纳米粒子颗粒大小对米特/PEO聚合物电解质 (BPEs) 在全固态金属电池中的性能的影响.
主要方法:
- 通过控制水热温度,合成了具有不同粒度的博伊米特纳米颗粒.
- 使用不同尺寸的博伊米特纳米颗粒制造的博伊米特/PEO聚合物电解质 (BPEs).
- 评估了BPEs在全固态金属电池中的电化学性能,包括离子导电性,电化学窗口和循环稳定性.
主要成果:
- 增加波伊米特颗粒大小导致BPE的性能提高.
- 最佳的BPE显示出高的Li+转移数 (0.59),离子导电性 (1.25 × 10-4 S m-1),以及在60°C时的电化学窗口为4.5V.
- 使用最佳BPE的对称电池实现了500小时的稳定涂/剥离,LiFePO4/BPE/Li电池显示出卓越的循环稳定性,在100个循环后保持86%的容量.
结论:
- 纳米颗粒的结合,特别是那些具有优化颗粒大小的纳米颗粒,显著提高了基于PEO的固体聚合物电解质的性能.
- 开发的BPEs为实现高离子导电性和强大的接口稳定性提供了一个有希望的策略,这对于先进的全固态金属电池至关重要.
- 这种设计方法证明了开发更安全,更高效的固态电池技术的巨大潜力.
