用纳米纤维素增强的纳米纤维复合物聚 ((乙)) 聚合物电解质用于先进的电池
Yangyang Yu1, Xiaohui Guo2, Yuhan Liu1
1Faculty of Chemistry, Northeast Normal University, 5268 Renmin Street, Changchun 130024, PR China.
International journal of biological macromolecules
|January 8, 2025
概括
这项研究开发了使用纳米纤维素 (NCC) 的先进固体聚合物电解质 (SPEs),用于更安全,高性能离子电池 (LIB). 加强NCC的复合电解质表现出优异的机械强度和稳定的循环,即使在低温下.
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:
- 固体聚合物电解质 (SPEs) 对于开发更安全,高能量密度的离子电池 (LIB) 至关重要.
- 现有的SPE经常面临机械强度和离子导电性方面的挑战,这限制了它们的实际应用.
- 对于能够在各种温度条件下高效运行的先进电池材料的需求日益增长.
研究的目的:
- 为LIBs合成和表征一种新的纳米纤维素 (NCC) 增强复合聚合物电解质.
- 研究开发的SPE的电化学性能和机械性能.
- 评估新型SPE在下一代储能,包括低温应用方面的潜力.
主要方法:
- 将二三甲硫化物 (LiCPSI) 移植到聚乙烯基 (PAEK) 上,以产生单离子盐 (PAEK50-LiCPSI).
- 将PAEK50-LiCPSI与纳米纤维素 (NCC) 和聚乙烯化物-co-hexafluoropropylene (PVDF-HFP) 混合,然后进行电,形成纳米纤维复合聚合物电解质 (NCC/PAEK/PVDF).
- 在LIBs中描述NCC/PAEK/PVDF电解质的机械强度,离子导电能力,Li+转移数和电化学循环性能.
主要成果:
- 在25°C时,NCC/PAEK/PVDF复合电解质的抗拉强度为15.35 MPa,离子导电率为1.13 × 10^-4 S cm^-1.
- 达到了0.80的高Li+转移数,表明有效的离子传输.
- 使用NCC/PAEK/PVDF的LIB显示,在0.2C时的初始放电容量为155.2 mAh g^-1,在25°C时700个循环后93%的容量保持.
- 在300多个循环后,电池在-20°C下保持了103.4 mAh g^-1的容量,在低温下表现出色.
结论:
- 纳米纤维素增强显著提高了聚合物电解质的机械性能和离子导电性.
- 开发的NCC/PAEK/PVDF复合物作为有效的固体聚合物电解质,通过3D纳米纤维离子桥网络促进稳定和快速的Li+运输.
- 这种材料作为下一代LIB的安全和高性能SPE非常有前途,特别是在需要低温操作的应用中.
