制造基于液晶聚合物网络的单离子导体,用于准固态离子电池
Hui Peng1, Xin Fang1, Wen Huang1
1Jiangsu Key Laboratory of Advanced Functional Polymer Design and Application, Department of Polymer Science and Engineering, College of Chemistry, Chemical Engineering and Materials Science, Soochow University, Suzhou 215123, P.R. China.
ACS applied materials & interfaces
|August 15, 2024
概括
新的液晶聚合物网络 (LCN) 作为更安全的离子电池 (LIB) 的单离子导体. 这些有序的电解质增强了离子运输,抑制了树突的生长,提高了电池的性能和安全性.
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:
- 单离子导电聚合物电解质通过增加转移数 (tLi+) 和防止树的生长来提高离子电池 (LIB) 的安全性.
- 液晶聚合物网络 (LCN) 具有自组装的有序结构,可以促进有序的离子运输.
研究的目的:
- 准备和评估单离子导电性阴性和胆固醇LCN电解质膜,以提高LIB安全性和性能.
- 研究LCN有序性在离子分布,运动和树抑制中的作用.
主要方法:
- 合成阴性 (NLCN-Li) 和胆固醇 (CLCN-Li) LCN电解质膜.
- 通过对商业薄膜 (Celgard 2325,PVDF-HFP) 涂抹增塑剂来制造准固态电解质.
- 电化学表征包括离子导电性,转移数 (tLi+),电化学稳定性窗口和电池性能测试 (LFP的SaLi电池).
主要成果:
- 准备好的NLCN-Li和CLCN-Li膜具有良好的热稳定性和电解质/电极兼容性.
- 达到高tLi+高达0.98和电化学稳定窗口高达5.2V.
- 将盐添加到增塑剂中显著改善了离子导电性 (1.79 × 10^-5到5.04 × 10^-4 S cm^-1),同时保持了高的tLi+ (0.85).
- 组装的LFPadderLi电池表现出色的循环和速率性能,这是由于订制的LCN结构对离子传输和沉积的影响.
结论:
- 阴性和胆固醇性LCN作为LIBs的有效单离子导体.
- 液态酸盐的有序结构对于调节离子的分布和运动至关重要,减轻了树突的形成.
- 这项工作提出了一个有前途的策略,用于设计和制造订购的准固态电解质,用于高性能和安全的LIB.
