封闭对PEO/LiTFSI电解质在3D微孔支架中的结构导电关系的影响
Shreyas Pathreeker1, Hyeongjun Koh1, Weiwei Kong1
1Department of Materials Science and Engineering, School of Engineering and Applied Science, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania 19104, United States.
ACS macro letters
|November 4, 2024
概括
在3D电池中的限制会影响固体聚合物电解质 (SPEs). 较低的结晶度和界面上的离子迁移会影响离子导电性,这对于开发先进的储能材料至关重要.
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:
- 3D电池在多孔支架内使用固体聚合物电解质 (SPEs).
- 了解聚合物封闭和对SPE离子导电性的界面影响对于电池性能至关重要.
研究的目的:
- 研究聚乙烯氧化物 (PEO) -二三硫化物 (LiTFSI) 复合物的结构-导电性关系,这些复合物仅限于微孔支架.
- 确定聚合物结晶性,盐度和界面相互作用如何影响3D SPEs中的离子导电性.
主要方法:
- 在散装和封闭条件下合成和表征PEO-LiTFSI复合物.
- 在不同的盐度 (Li+:EO比率) 和温度 (298 K和350 K) 中测量了总离子导电性.
- 利用飞行时间二次离子质谱法 (ToF-SIMS) 来分析界面离子分布.
主要成果:
- 随着盐度的增加,PEO结晶度在散装和封装状态下下降.
- 与散装相比,封闭通常导致PEO结晶度较低,玻璃过渡温度不变.
- 与散装相比,受限下的离子导电性在r=0.0167时高于298K,但在r=0.0167和r=0.05时低于350K.
- ToF-SIMS揭示了选择性的离子迁移到聚合物-脚手架接口.
结论:
- 聚合物结晶性,界面离子分离和扭曲性显著影响3D SPEs中的离子导电性.
- 这些因素对于成功开发3D SPEs作为有效的储能材料至关重要.
- 这项研究突出了限制聚合物电解质中控制离子运输的复杂相互作用.
