双盐衍生有利的接口层使高性能聚碳酸基复合电解质可用于稳定安全的固体金属电池
Junyan Tang1, En Chen1, Pengbo Yan1
1Ministry of Education Key Laboratory for the Green Preparation and Application of Functional Materials, Hubei Key Laboratory of Polymer Materials, School of Materials Science and Engineering, Hubei University, Wuhan 430062, China.
这项研究开发了一种新的纤维增强复合材料固体电解质,用于高能金属电池,实现高离子导电性和优良的安全特性,用于先进的储能应用.
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:
- 开发用于金属电池的固体电解质在实现高离子导电性,电压窗口,阻燃性和接口兼容性方面面临挑战.
- 现有的电解质往往会损害安全性或性能,阻碍高能量密度金属电池的广泛采用.
研究的目的:
- 为金属电池设计一种新的复合体固体电解质,具有增强的离子导电性,宽的电压窗口,提高安全性和优越的接口特性.
- 解决下一代储能解决方案中对稳定和高性能电解质的关键需求.
主要方法:
- 在一个多孔的多烯 (PAN) 纤维膜内,乙烯基碳酸乙烯 (VEC) 和烯 (AN) 的现场共聚合.
- 用脱甲基乙 (DBDPE) 用于阻燃性来补充膜.
- 使用双盐策略来增强与阳极的界面稳定性.
主要成果:
- 由此产生的13微米厚的纤维增强复合电解质表现出高离子导电性 (6.3 × 10−4 S cm−1),宽电压窗口 (高达4.9 V) 和高离子转移数 (0.75).
- 在2500小时内,Li//Li对称细胞实现了稳定的循环,LiFePO4//Li全细胞显示了135mAhg-1的初始容量,在300个循环后保持82.9%.
- 电解质表现出优异的阻燃性能,良好的热稳定性,以及在充满电压或高负载阴极的全电池中优异的速率性能和循环稳定性.
结论:
- 开发的复合体固体电解质成功满足了高能量密度金属电池的苛刻要求,为先进的能源存储提供了有前途的解决方案.
- 在现场聚合,阻燃剂剂和双盐战略的结合提供了一种协同方法,以提高电解质性能和安全性.
- 该材料的优良稳定性,高导电性和宽的电化学窗口使其成为安全和高性能金属电池中实际应用的强有力的候选者.
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