使用聚乙烯氧化物) 基固体电解质的零过剩全固态金属电池的容量降解
Philipp Müller1,2, Conrad Szczuka1, Chih-Long Tsai1
1Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK-9: Grundlagen der Elektrochemie), Forschungszentrum Jülich, Jülich 52425, Germany.
ACS applied materials & interfaces
|June 12, 2024
概括
聚乙烯氧化物 (PEO) 固体聚合物电解质 (SPEs) 是灵活的,但与反应. 这种反应导致零超量全固态金属电池 (ZESSLBs) 的容量降低,需要将PEO与沉积的分离.
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
- 电池技术 电池技术
背景情况:
- 固态聚合物电解质 (SPEs) 如聚乙烯氧化物 (PEO) 为固态金属电池 (SSLB) 提供了比陶电解质的灵活性优势.
- 零过剩全固态金属电池 (ZESSLBs),也称为无阳极SSLBs,需要优良的接口接触才能高效运行.
- 有关PEO在ZESSLB中消耗有限的潜力存在担忧,导致库伦比克效率低和系统故障.
研究的目的:
- 在现实的电池运行条件下,研究PEO SPEs和ZESSLBs中新沉积的之间的反应性.
- 量化PEO-SPE/相互作用对ZESSLB电化学性能和容量保留的影响.
- 阐明基于PEO的ZESSLB中的降解机制,重点关注剩余溶剂和水的作用.
主要方法:
- 采用全陶半电池和PEO电解质中间层的ZESSLB的设计.
- 开发一种将送到阴极的方法,使PEO SPE能够在没有阴极干扰或Li薄膜污染的情况下进行分离分析.
- 用无溶剂和溶剂造的PEO SPEs进行ZESSLB电化学循环,以评估容量退化.
主要成果:
- 使用PEO SPEs的ZESSLB与使用Li金属阳极的ZESSLB相比,显示出显著的容量退化.
- 降解与与PEO,残留溶剂和PEO电解质中存在的水的反应直接相关.
- 观察到不活跃的"死"的形成,进一步导致容量减弱,受残留溶剂的存在或不存在的影响.
结论:
- 在储量有限的ZESSLB中,必须避免PEO电解质和沉积之间的直接接触.
- PEO与的反应性和相关的降解途径是基于PEO的ZESSLB开发的关键挑战.
- 减轻PEO-界面反应的策略对于实现稳定和高效的无阳极固态金属电池至关重要.
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