通过组合调来提高LLZO/PVDF复合聚合物电解质的离子导电性和阳极接口兼容性
Bing Cheng1, Peng Du1, Jin Xiao1
1School of Materials Science and Engineering, Key Laboratory of Structure and Functional Regulation of Hybrid Materials of Ministry of Education, Anhui University, Hefei 230601, Anhui, China.
ACS applied materials & interfaces
|June 5, 2024
概括
这项研究开发了先进的复合聚合物电解质 (CPEs),使用添加LLZO陶填充剂用于固态金属电池. 优化的LLZO/PVDF/LiClO4电解质显示出高离子导电性和特殊的稳定性,用于下一代储能.
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:
- 开发稳定的固态电解质对于安全和高性能金属电池至关重要.
- 复合聚合物电解质 (CPE) 为液体电解质提供了一个有前途的替代品,它将机械灵活性与离子导电性相结合.
- 用添加的LLZO (Li6.28La3Zr2Al0.24O12) 是提高电解质性能的关键陶材料.
研究的目的:
- 为了合成和优化LLZO/PVDF/LiClO4复合聚合物电解质 (CPE).
- 调查PVDF等级和PVDF与LiClO4比对CPE性能的影响.
- 评估开发的CPE的离子导电性,电化学稳定性和金属兼容性.
主要方法:
- 添加纳米LLZO陶填充剂的合成.
- 制造具有不同PVDF等级和比率的LLZO/PVDF/LiClO4复合聚合物电解质.
- 离子导电性,激活能量和电化学稳定性窗口的表征.
- 测试金属对称电池的循环稳定性.
- 集成到完全固态金属电池中,使用LiFePO4阴极进行性能评估.
主要成果:
- 最优的CPE采用了Kynar PVDF 741与2:1的PVDF-to-LiClO4质量比,在室温下达到0.12 mS/cm的离子导电性.
- 这种优化的CPE表现出较低的激活能量 (0.247 eV) 和广泛的电化学稳定性窗口 (~4.9 V).
- 在金属对称电池中稳定循环超过1000小时,在完整电池中超过500个循环保持超过80%的容量,证明了出色的耐用性和效率.
结论:
- 优化的LLZO/PVDF/LiClO4 CPEs表现出高离子导电性和与金属的优越界面稳定性.
- 开发的CPE为高性能,稳定的固态金属电池提供了实际框架.
- 这项研究强调了基于LLZO的CPE在先进的储能应用中的潜力.
