在高效金属电池的凝聚合物电解质中平衡聚合物和溶剂的溶解能力
Mingnan Li1, Dmitrii A Rakov1,2, Yameng Fan3
1School of Chemical Engineering, The University of Adelaide, Adelaide, SA, 5005, Australia.
为金属电池 (LMB) 开发先进的凝聚合物电解质 (GPEs) 需要了解离子溶解. 这项研究优化了GPE成分,以实现高效的离子运输和稳定的固体电解质间相 (SEI) 形成,提高电池性能.
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:
- 凝聚合物电解质 (GPEs) 对金属电池 (LMB) 是有前途的.
- 了解Li+溶解化学对于GPE的发展至关重要,它会影响离子运输和固体电解质介相 (SEI) 的形成.
- 目前的GPE设计面临的挑战是由于Li+的协调和运输不足.
研究的目的:
- 探索GPE组成,Li+协调结构,离子运输和SEI形成之间的关系.
- 为了确定最佳的GPE配方,以提高金属电池的性能.
- 为设计先进的GPE提供见解.
主要方法:
- 研究的GPE具有不同的溶剂和聚合物协调能力.
- 分析了Li+协调结构及其对离子运输的影响.
- 研究了SEI的形成及其对电池性能的影响.
- 评估的GPE性能是用Cu 制成的电池和4.5V LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 制成的电池.
主要成果:
- 使用平衡的Li+-聚合物/溶剂相互作用的GPE,使用乙烯碳酸盐 (FEC) 和1H,1H,2H,2H-三甲化-n-octyl烯酸盐 (TFOA),显示出最佳的Li+运输.
- 这种配方促进了部分Li + - 聚合物脱落和聚合物形成,防止了有害的菌根结构.
- 在4.5V LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 液晶电池中,在140个循环后达到99.2%的库伦比效率和81%的容量保留.
结论:
- 在GPEs中优化Li+溶解是有效的离子运输和稳定的SEI形成的关键.
- 弱协调溶剂和特定聚合物的协同效应可以提高GPE性能.
- 这项研究为高性能LMB的下一代GPE的合理设计提供了有价值的指导.
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