一个超离子固态块共聚合物超离子电解质
Daniel T Krause1, Beate Förster2, Martin Dulle3
1Helmholtz Institute Münster, IEK-12, Forschungszentrum Jülich GmbH, Corrensstr. 46, Münster, Germany.
将二三甲硫化物 (LiTFSI) 添加到聚乙烯氧化物 (PEO) 块共聚合物中,通过超静电度的添加,产生具有高离子导电性的晶体相. 这一突破使得先进的固体聚合物电解质可用于更安全的高能电池.
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:
- 聚合物固态电解质由于安全性和稳定性,对高能量密度电池具有前景.
- 这些材料的低离子导电性阻碍了它们的实际应用.
- 开发具有高离子导电性的电解质对于下一代电池技术至关重要.
研究的目的:
- 为了研究超静态度二三甲硫化物 (LiTFSI) 添加对聚乙烯氧化物 (PEO) 阻断共聚合物电解质的影响.
- 在固体聚合物电解质中实现高离子导电率和低激活能量.
- 探索基于PEO的电解质中的新型形态和传导途径.
主要方法:
- 合成和表征具有不同LiTFSI度的PEO块共聚合物.
- 电化学阻抗光谱测量离子导电性和激活能量.
- 分析块共聚合物形态和相变的显微镜技术.
主要成果:
- 超静态度 LiTFSI 添加诱导的晶体 PEO 块共聚合物相.
- 形成双连续的Fddd和状腺网络形态,促进了3D离子导电路径的形成.
- 在90°C达到高达1 x 10^-1 S cm^-1的离子导电性,在室温 (4 x 10^-2 S cm^-1) 和低温 (>1 x 10^-3 S cm^-1在-20°C) 中具有适度的导电性.
- 观察到的低激活能量低至0.19 eV.
- 用溶剂对PEO和LiTFSI的联合结晶被确定为超离子导电的关键.
结论:
- 该研究表明,在基于PEO的固体聚合物电解质中实现超离子导电性的新途径.
- 高度的盐和由此产生的晶体相对于增强的离子运输至关重要.
- 这些发现为制造具有广泛温度性能的先进固体聚合物电解质为电气设备铺平了道路.
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