非典型的键相互作用使得高压灵活金属电池的聚合物电解质中具有丰富的离子溶解结构
Shujing Wen1,2, Junhua Zhou1, Guangzhao Zhang2
1Department of Applied Biology and Chemical Technology, Faculty of Science, The Hong Kong Polytechnic University, Hung Hom, Hong Kong, SAR, 999077, China.
这项研究引入了二二乙烯 (BFE) 作为聚合物基固态电解质 (PSSE) 在柔性金属电池 (LMB) 中的可塑剂. BFE提高了高压稳定性和循环寿命,为更安全,高能耗的可穿戴电子产品提供了更高的安全性.
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
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 灵活的金属电池 (LMB) 对可穿戴设备至关重要,提供高能量密度和安全性.
- 基于以太的多电解质 (PSSE) 显示出由于稳定性和导电性而有前景,但与高压阴极性能作斗争.
- 有机丰富的阴极电解质介相 (CEI) 形成限制了当前PSSE的电压稳定性.
研究的目的:
- 通过改进CEI层来开发一个高压稳定的灵活的LMB.
- 为了研究一种新型化增塑剂,二二乙烯 (BFE),对PSSE性能的影响.
- 提高灵活电池的安全性和能量密度,用于先进的应用.
主要方法:
- 将二二乙烯 (BFE) 纳入以乙烯为基础的聚合物固态电解质 (PSSE).
- 使用键分析研究BFE,PSSE和离子之间的相互作用.
- 评估LMBs中修改的PSSE的电化学性能,包括氧化稳定性和循环性能.
- 通过曲测试来评估灵活性和长期稳定性.
主要成果:
- 添加BFE促进了富含无机物,高压稳定的CEI层的形成.
- PSSE的氧化稳定性从4.4V增强到超过4.7V.
- 用BFE混合PSSE的LMB在1C的480个周期后保持了80%的容量.
- 完整电池表现出高能量密度 (752.2 Wh L-1) 和出色的灵活性,在4000个曲周期后性能变化最小.
结论:
- 双二乙烯 (BFE) 有效地稳定了以聚合物为基础的固态电解质 (PSSE) 中的阴极电解质间相 (CEI).
- 经过修改的PSSE使高压灵活的金属电池具有更好的能量密度,循环寿命和机械稳定性.
- 这一进步为更安全,更强大的灵活电子产品和可穿戴设备铺平了道路.
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