不易燃的凝聚合物电解质的分子级多尺度设计,为金属电池构建稳定的SEI/CEI
Qiqi Sun1, Zelong Gong1, Tao Zhang1
1Key Laboratory for Liquid-Solid Structural Evolution and Processing of Materials (Ministry of Education), School of Materials Science and Engineering, Shandong University, Jinan, 250061, People's Republic of China.
Nano-micro letters
|September 26, 2024
概括
这项研究引入了一种新型的非易燃凝聚合物电解质 (GPE),通过在聚合物基质中固定阻燃溶剂. 这种方法提高了先进的离子电池的安全性和稳定性.
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
- 聚合物化学 聚合物化学
背景情况:
- 凝聚合物电解质 (GPEs) 的易燃性是一个重要的安全问题.
- 传统的阻燃溶剂通常会导致电池电极的界面不稳定.
- 开发与金属阳极兼容的不易燃GPE仍然是一个重大挑战.
研究的目的:
- 开发一种不易燃的GPE (SGPE),可以减轻界面反应并增强阻燃性.
- 调查固定阻燃溶剂对离子传输和界面稳定性的影响.
- 为了评估SGPE在金属电池中的电化学性能.
主要方法:
- 三甲基酸 (TFMA) 与三酸 (TEP) 和双盐 (LiTFSI-LiDFOB) 在现场聚合.
- 通过极性相互作用研究TEP与PTFMA矩阵的定机制.
- 使用电化学技术分析离子输送机制和界面层形成 (SEI/CEI).
- 制造和测试LiSGPE的对称电池和LiCoO2的电池.
主要成果:
- TEP有效地固定在PTFMA矩阵上,减少自由溶剂分子并增强阻燃性.
- 固定TEP抑制了Li+溶解,促进了阴离子主导的溶解和富含无机的界面层.
- 在30°C达到1.03mS cm-1的离子导电性和0.41的Li+转移数.
- 经过1000小时以上的高度可逆性Li剥离/化和稳定的LiCoO2下载SGPE下载Li电池性能 (>120 mAh g-1超过200个循环).
结论:
- 开发的SGPE具有出色的不易燃性和电化学稳定性.
- 固定阻燃溶剂是一个可行的策略,以克服GPE的接口问题.
- 这项工作为设计用于金属电池的安全和高性能GPE提供了新的途径.
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