由聚酯获得的固体聚合物电解质(SPE)是聚环氧乙烷基材料的可行替代品,特别是在室温应用中。在SPE中,离子传导取决于聚合物链段迁移率,因此低玻璃化转变温度(Tg)有助于离子传导。近日,拜罗伊特大学Mukundan Thelakkat合成了一种酯官能化聚硅氧烷基聚合物电解质,其Tg极低,为-76°C,在室温下具有2.6×10-5 S cm-1的高离子电导率和0.72的锂转移数。
本文要点:
1)由此产生的低机械稳定性需要加强,以促进锂镀层剥离实验中稳定锂电解质界面的形成和锂金属电池(LMBs)中稳定的电池循环。为此,作者将SPE掺入网络结构中,得到半互穿网络电解质(SPE20-SIPN),其储能模量显著提高了三个数量级,交联后离子电导率得以保持。
2) SPE20-SIPN表现出高达50个周期的稳定循环,其中一些电池存在波动(电压噪声)。交联和纳米颗粒添加(SPE20-N10-SIPN)的组合克服了电压噪声,并在30°C的无溶剂全固态LMB中实现了高库仑效率和高容量保持率,在200个循环中保持率超过80%。
Jannik Petry et.al Semi-Interpenetrating Network Electrolytes Utilizing Ester-Functionalized Low Tg Polysiloxanes in Lithium-Metal Batteries Adv. Energy Mater. 2024
DOI: 10.1002/aenm.202403531
https://doi.org/10.1002/aenm.202403531