基于稳定金属电池的非对应相互作用的功能修饰聚合物电解质.
Weiteng Lin1,2, Yating Zhang1,2, Yanan Zhang1,2
1Key Laboratory for Green Chemical Technology of Ministry of Education, School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Yaguan Road 135, Tianjin 300350, P. R. China.
这项研究开发了一种功能化的聚合物电解质,通过限制离子运动来增强离子运输. 这一突破改善了金属电池的性能和周期寿命.
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:
- 固体聚合物电解质 (SPEs) 对于金属电池 (LMB) 是至关重要的.
- 在SPEs中的低离子转移数 (tLi) 会导致离子聚合和度极化,阻碍电池性能.
- 现有的SPEs受到了强大的Li+与聚合物链的合,限制了有效的离子传输.
研究的目的:
- 开发一种具有选择性阴离子传输的功能化改性聚合物电解质 (FMPE).
- 通过限制离子运动来增强离子转移数 (tLi).
- 为了提高金属电池的电化学性能.
主要方法:
- 合成的FMPE是通过将4-{trifluoromethyl) styrene (TFS) 功能组嵌入到一个多{diethylene glycol diacrylate}聚合物链上.
- 研究了TFS组和TFSI-离子之间的非共价相互作用 (键,二极二极) .
- 运用密度函数理论 (DFT) 计算来分析离子迁移障碍和Li+脱.
主要成果:
- 在25°C时达到0.595和60°C时达到0.699的升高的tLi值.
- DFT计算证实了由于非共价相互作用和电子移位而增加的离子迁移障碍.
- FMPEs表现出极好的速率能力 (88.8 mAh g-1 在5 C) 和长期循环稳定性 (在500个循环中每周期衰减0.064%).
结论:
- 功能化的聚合物电解质有效抑制阴离子聚合,并促进Li+运输.
- 开发的FMPE显著提高了金属电池的性能和稳定性.
- 这一战略为先进的固态电池电解质提供了一个有希望的途径.
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