区块共聚合物启用低温结构电池电解质,使用聚合诱导相位分离生产

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:

• 电池结构电解质 (SBEs) 对高性能电池至关重要,要求具有离子导电性和机械完整性.
• 通过聚合诱导相分离 (PIPS) 合成的传统SBE通常具有高曲性,限制有效的离子导电性.
• 标准的液体电解质在寒冷的气候下表现不佳,限制了在低温环境中的电池应用.

研究的目的:

• 开发具有减少扭曲度和增强离子导电性的SBE,特别是用于低温操作.
• 调查两块共聚物 (BCP) 对PIPS过程和由此产生的SBE特性的影响.
• 评估BCP修改SBE的电化学性能和机械特性.

主要方法:

• 采用了一种单聚合诱导相分离 (PIPS) 方法,结合了一种两性块共聚合物 (BCP).
• 通过使用低温液体电解质,研究了BCP和树脂含量对离子导电性和机械性能的影响.
• 测试了开发的SBE在铁酸盐和氧化物激进聚合物半细胞中的性能.

主要成果:

• 仅仅1重%的BCP添加剂显著降低了曲率,在25°C时将离子导电率提高了78.3%,在-30°C时提高了99%,与没有BCP的SBE相比.
• 在25°C时达到2.34 × 10−3 S/cm的离子导电性,在-30°C时达到1.28 × 10−4 S/cm的离子导电性.
• 在半电池中表现出良好的兼容性,在25°C时产生145 mAh/g (0.1°C) 和103 mAh/g (0.2°C) 的放电容量,在-20°C时保持显著的容量 (30-49%).

结论:

• 两块共聚合物有效地降低PIPS合成的SBEs的扭曲性,从而导致优异的离子导电性.
• 开发的SBE表现出有希望的低温性能,解决了传统电解质的局限性.
• 这些BCP修改的SBE适用于要求高的电池应用,需要机械强度和在广泛的温度范围内高效的离子传输.