一种高度兼容的以溶剂为基础的聚乙烯氧化物聚合物电解质,使4.5V金属电池能够稳定运行
Qi Liu1,2, Yongjie Dan1, Yanhua Niu1
1College of Polymer Science and Engineering, State Key Laboratory of Polymer Materials Engineering of China, Sichuan University, Chengdu, 610065, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|November 21, 2024
概括
这项研究引入了一种新型的聚合物电解质,使用深溶剂 (DES) 和聚乙烯氧化物 (PEO) 来制造高压金属电池. 新的电解质增强了离子导电性和稳定性,使电池在4.5V时具有稳定的性能.
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) 的聚合物电解质 (PE) 在高压应用中面临离子导电性,Li+转移数和电化学稳定性的限制.
- 这些局限性阻碍了基于PEO的电解质在先进的储能设备,如金属电池 (LMB) 中的实际使用.
研究的目的:
- 设计一种基于DES的PEO聚合物电解质 (PE),用于稳定高压金属电池 (LMB).
- 克服传统的基于PEO的PE的固有局限性,特别是它们狭窄的电化学窗口.
主要方法:
- 在PEO矩阵中添加深度性溶剂 (DES),以修改其性能.
- 电解质PEO-DES-FEC (PDF) 的离子导电性,机械性质和电化学稳定性的表征.
- 使用PDF电解质制造和测试对称电池,电池LiFePO4 LMB和高压电池NCM811 LMB.
主要成果:
- 添加DES降低了PEO结晶性,并增强了LiTFSI解离,改善了Li+运输.
- 该PDF电解质表现出令人满意的离子导电性,良好的机械性能和高电化学稳定性.
- 形成了一个强大的,富含LiF的固体电解质接口 (SEI),确保电极/电解质的稳定性.
- 基于PDF的电池在Li对称电池和Li的LiFePO4电池中表现出极好的循环稳定性.
- 带有PDF PE的高压LiidiyeNCM811 LMBs在4.3V和4.5V时表现出优越的循环性能.
结论:
- 新型基于DES的PEO PE (PDF) 有效地提高了高压LMB的离子导电性和电化学稳定性.
- 该PDF电解质打破了基于PEO的电解质的常规电压限制,证明了在4.5V以上的操作的可行性.
- 这种方法为为下一代储能系统开发先进的聚合物电解质提供了有前途的战略.
