在复合固体聚合物电解质中的磁场辅助垂直对齐的NiFe2O4纳米片用于先进的全固态金属电池
Jingyu Shi1, Feng Gui1, Ke Huang1
1Hunan Provincial Key Laboratory of Thin Film Materials and Devices, School of Materials Science and Engineering, Xiangtan University, 411105 Hunan, China.
Journal of colloid and interface science
|August 31, 2024
概括
在聚乙烯氧化物电解质中垂直对齐的NiFe2O4纳米片创造了高效的离子通路,提高了导电性,并使稳定的金属电池成为可能.
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:
- 基于聚乙烯氧化物 (PEO) 的电解质对于固态电池至关重要,但其离子导电率低,接口兼容性差.
- 在PEO电解质中随机分散的填充剂导致异性离子传输和电导率不足.
- 制定有序填充剂对齐策略是提高电解质性能的关键.
研究的目的:
- 将NiFe2O4 (NFO) 纳米片引入PEO矩阵中,以创建垂直对齐的NFO-PEO复合体固态电解质 (CSEs).
- 研究垂直对齐的NFO纳米片对Li+运输,接口特性和电化学性能的影响.
- 为了证明这些一致的CSE在高性能离子电池中的潜力.
主要方法:
- 磁场辅助对齐策略,以创建垂直对齐的NFO-PEO (ANFO-PEO) CSEs.
- 离子导电性,电化学稳定性窗口和Li+运输特性的表征.
- 制造和测试LiFePO4//ANFO-PEO//Li全细胞和囊细胞.
主要成果:
- 垂直对齐的NFO/PEO接口可方便定向Li+运输通道,并最大限度地提高在平面内的导电性.
- 有氧空隙的NFO纳米片固TFSI-离子,促进Li+盐的解离.
- 优化的Li+运输流导致同质的Li沉积,并抑制树的生长.
- ANFO-PEO CSEs实现了高离子导电性 (在60°C时9.16 × 10-4 S cm-1) 和稳定的电位窗口 (5.0 V与Li/Li+).
结论:
- 垂直对齐的NFO纳米片显著提高了基于PEO的CSE的离子导电性和界面兼容性.
- ANFO-PEO CSEs使基于LiFePO4的电池能够稳定循环使用,并保持出色的容量.
- 这种磁场辅助的对齐策略为开发高性能固态电解质提供了一个有前途的途径.


