通过离子网络在高度LiSCN-聚乙烯碳酸盐固体聚合物电解质中的增强电荷传输
Kajal Kumbhakar1, Sourav Palchowdhury1, Thuy Duong Pham2
1Center for Molecular Spectroscopy and Dynamics Institute for Basic Science (IBS) Seoul 02841 Republic of Korea.
硫酸-聚乙烯碳酸盐固体聚合物电解质显示较高的离子导电性比那些有体积大的离子. 这是由于改变了溶解结构和离子网络的形成,使离子运输更快.
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:
- 固体聚合物电解质 (SPEs) 对于先进的电池技术至关重要.
- 传统的SPEs通常使用具有低Li+结合能量的体离子,限制导电性.
- 二 (硫) 胺 (LiFSI) 和二 (三甲) 硫 (LiTFSI) 是常见的,但有局限性.
研究的目的:
- 挑战固体聚合物电解质中体积较大的离子的偏好.
- 为了研究硫酸-聚乙烯碳酸盐 (LiSCN-PEC) SPEs的性能.
- 为了阐明LiSCN-PEC SPEs中的离子运输机制.
主要方法:
- 合成和描述LiSCN-PEC固体聚合物电解质.
- 在不同的LiSCN度下测量离子导电性.
- 光谱检测 (FTIR) 用于分析结构变化和离子-聚合物相互作用.
- 沃尔登图谱分析,以了解电荷传输机制.
主要成果:
- 与LiFSI (1.01 × 10−5 S cm−1) 和LiTFSI (1.72 × 10−7 S cm−1) 相比,LiSCN-PEC SPEs在100mol%度下表现出更高的离子导电性 (3.16 × 10−5 S cm−1) 和更高的离子导电性.
- 谱分析显示了改变的Li+溶解结构和减少的Li+-PEC相互作用,随着LiSCN度的增加,促进了更快的细分运动.
- 沃尔登图谱分析表明,从主声转变为主声行为,这表明电荷运输是分离的.
- 振动光谱显示了离子网络结构的演变 (从链状到延伸) 随着LiSCN度的增加,提供了替代Li+运输道.
结论:
- SCN-PEC SPEs提供优越的离子导电性,与大型离子的传统SPEs相比.
- 增强的导电性归因于改变的溶解结构,增加的细分运动和离子网络的形成.
- 这项研究强调了LiSCN-PEC作为高性能储能设备的有希望的电解质材料的潜力.
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