增强的电化学稳定性和离子转移速率:用于高性能全固态硫电池的聚合物/陶复合电解质
Yaxin Shao1, Yuhan Mei1, Tao Liu1
1Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology, Chinese Academy of Sciences, Chongqing 400714, PR China; Chongqing School, University of Chinese Academy of Sciences, Chongqing 400714, PR China; University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 10049, PR China.
Journal of colloid and interface science
|September 22, 2024
概括
研究人员开发了一种全固态硫 (LiS) 电池的新复合聚合物电解质 (CPE_TM-MES). 这种材料增强了接口的兼容性和稳定性,为改进电动汽车能量存储铺平了道路.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 全固态硫 (LiS) 电池为电动汽车和电网存储提供高能量密度.
- 复合聚合物电解质 (CPE) 结合了聚合物电解质 (PE) 和陶电解质 (CE) 以提高性能.
- PE和CE之间的弱界面兼容性导致相位分离,阻碍Li+运输和电池效率.
研究的目的:
- 开发一种新的复合聚合物电解质 (CPE_TM-MES),可以克服PE和CE中的相分离问题.
- 提高陶电解质的界面稳定性,防止阳极和硫阴极的降解.
- 为了提高全固态LiS电池的整体性能和安全性.
主要方法:
- 引入三甲基-[3-(2-甲基乙) ] (TM-MES) 作为一种化学交叉连接剂.
- 将TM-MES与聚乙烯氧化物 (PEO) 和Li10GeP2S12 (LGPS) 结合在一起,形成CPE_TM-MES.
- 介面兼容性,机械性能,电化学窗口,离子导电性和电池性能的表征.
主要成果:
- CPE_TM-MES有效地减轻了PEO和LGPS之间的相隔,改善了Li+转换.
- 在阳极和硫阴极接口上增强LGPS保护,防止分解.
- 优越的机械性,扩大的电化学窗口,以及CPE_TM-MES的高离子导电性.
- 在1.05mA/cm2时,表现出对称细胞寿命超过1800小时.
- ASS LiS 电池初始容量达到 1227 mAh/g,在 100 个循环后保持 904 mAh/g.
- 在硫阴极的基础上达到2454Wh/kg的高能量密度.
结论:
- 经TM-MES处理的复合聚合物电解质 (CPE_TM-MES) 在全固态LiS电池中显著提高了接口兼容性和稳定性.
- 这种新型电解质可以提高离子导电性,机械强度和电化学稳定性,从而提高电池性能和寿命.
- 这种方法为开发下一代高能量密度固态电池提供了一个有希望的战略,用于苛刻的应用.
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