三维打印的聚合物-聚合物复合电解质,用于全固态金属电池

科学领域:

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• 储能 储能 储能 储能 储能 储能

背景情况:

• 传统的液态离子电池 (LIB) 在低温性能和安全方面存在局限性,阻碍其在苛刻的军事和极端环境中使用.
• 全固态电池 (All-solid-state lithium batteries,简称ASSLBs) 是一个有前途的替代品,因为它具有固有的安全优势和更好的低温性能.

研究的目的:

• 设计和制造用于ASSLBs的新型复合固态电解质.
• 为了优化电解质组成,并利用3D打印来高效地制造膜.
• 评估开发的ASSLBs的电化学性能和热稳定性.

主要方法:

• 复合固态电解质使用聚乙烯化物 (PVDF) 和聚烯酸 (PAA) 聚合物矩阵,N,N-二甲基甲胺 (DMF) 溶剂和二三甲硫胺 (LiTFSI) 盐进行合成.
• 研究了PAA的不同质量比,以调整电解质的特性.
• 先进的三维 (3D) 打印技术用于精确的电解质膜制造.
• 评估了电化学性能 (离子导电性,放电能力,循环稳定性) 和热性能.

主要成果:

• 优化的复合电解质在25°C时达到约2.71×10−4S cm−1的离子导电率.
• 制造的电解质膜具有很高的机械强度和良好的热稳定性.
• 组装的LiCoO₂下载下载PVDF@PAA下载下载Li ASSLBs在室温下显示了165.3 mAh/g的初始放电容量,在300个循环后98%的容量保留.
• 在0°C时,电池的初始容量为157.4 mAh/g,在100个循环中保持了85%的保留率.

结论:

• 最佳的PAA比率显著提高了固态电解质的电化学性能.
• 该研究验证了3D打印技术在快速精确制造先进的ASSLB组件方面的有效性.
• 开发的复合体固态电解质显示出极端环境中高性能电池的巨大潜力.