复合聚合物电解质通过增强的无形性和Li⁺导电使用LaFeO₃嵌入式PVDF-HFP用于固态金属电池

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:

• 离子电池中的常规液态电解质由于易燃性而带来安全风险.
• 开发安全高效的固态电解质对于下一代能源储存至关重要.
• 复合聚合物电解质 (CPE) 提供了一个有前途的替代品,但需要有效的填充剂来提高性能.

研究的目的:

• 为了合成和表征一种新的固体复合聚合物电解质 (CPE),使用嵌入了LaFeO3 (LFO) 颗粒的聚乙烯化物六烯 (PVDF-HFP).
• 调查LFO作为填充剂对CPE无形性质,盐分离和离子导电性的影响.
• 评估开发的CPE的电化学性能,包括离子导电性,电化学稳定性窗口和电池性能.

主要方法:

• 使用溶液造和电技术,制备PVDF-HFP/LFO复合聚合物电解质.
• 在室温下进行了离子导电性测量.
• 电化学稳定窗口使用循环电压测量来确定.
• 固态离子电池组装并测试了放电容量和循环稳定性.

主要成果:

• 通过溶液造和电制备的5%重量的LFO填充CPE呈现出高离子导电率,分别为5.9 × 10−4 S cm−1和1.49 × 10−3 S cm−1.
• 电化学稳定性窗户被发现高达4.6V (溶液造) 和4.45V (电造).
• 基于电CPE的电池在0.1C时显示出166mAh/g的初始放电容量,而溶液造的CPE在50个循环后在0.3C时保持98.6%的容量,显示出出色的循环稳定性.

结论:

• 加入LFO颗粒显著提高了CPE的离子导电性,机械强度和金属兼容性.
• 开发的PVDF-HFP/LFO复合聚合物电解质对高安全性离子电池具有很大的前景.
• 溶液造和电两种方法都可用于生产具有定制性质的高性能CPE.