固体聚合物电解质(SPE)具有全面的优势,例如高柔韧性,与电极的界面电阻低,良好的膜形成能力和低价,但是,它们在固态电池中的应用主要受到不足的离子电导率的阻碍,尤其是低于融化温度等。为了提高离子传导能力和其他特性,已经利用了各种修改策略。在本文文章中,我们仔细检查了SPE(及其复合材料)的结构特征和离子传递行为,然后披露离子传导机制。离子转运涉及离子跳和聚合物分段运动,离子电导率的改善主要归因于电荷载体的浓度和迁移率的增加以及快速离子途径的构建。此外,总结了SPE的修改策略的最新进展,以增强共聚物结构设计到锂盐剥削,添加剂工程和电解质微型形态调节的离子传导。本文打算对SPE的离子传导和增强机制进行全面,系统性和深刻的了解,以在具有高安全性和能量密度的固态电池中可行的应用。
Yu,Y.,Liu,Y。,&Xie,J。 (2021)。 在液体电解质中构建更好的Li金属阳极:挑战和进步。 ACS应用材料和界面,13(1),18-33。 https://doi.org/10.1021/acsami.0c17302Yu,Y.,Liu,Y。,&Xie,J。(2021)。在液体电解质中构建更好的Li金属阳极:挑战和进步。ACS应用材料和界面,13(1),18-33。https://doi.org/10.1021/acsami.0c17302
摘要通过拉曼光谱,差异扫描量热法,温度调节的差异扫描量热法,介电光谱和流变学研究了将液体电解质限制在聚合物基质中的影响。聚合物基质是从二甲基二甲基丙烯酸酯的热固化的,而液体电解质由基于乙基 - 咪唑酰胺阳离子[C 2 HIM]和BIS(Trifluoromomethanesulfonyl)的原始离子液体组成,并与Imide [Tfluoromomethanesulfonyl)Imide [Tfsi] Anion annion annion annion,dopsed。我们报告说,受关节的液相具有以下特征:(i)明显降低的结晶度; (ii)更广泛的放松时间分布; (iii)降低介电强度; (iv)在液体到玻璃过渡温度(T g)处的合作长度降低; (v)上速度的局部T G相关离子动力学。The latter is indicative of weak interfacial interactions between the two nanophases and a strong geometrical confinement effect, which dictates both the ion dynamics and the coupled structural relaxation, hence lowering T g by about 4 K. We also find that at room temperature, the ionic conductivity of the structural electrolyte achieves a value of 0.13 mS/cm, one decade lower than the corresponding bulk electrolyte.三个移动离子(IM +,TFSI - 和LI +)有助于测得的离子电导率,隐含地降低了LI +转移数。此外,我们报告了研究的固体聚合物电解质表现出将机械负载转移到结构电池中碳纤维所需的剪切模量。基于这些发现,我们得出结论,优化
结果和讨论在溶解能力方面进行了比较,包括乙酸乙酯,丙酮,己烷,甲苯,乙醇和三氯甲烷的不同稀释溶剂。只有用乙酸乙酯才能接受靶酯化合物的溶解作用,该乙酸乙酯被选为本研究的稀释溶剂。五个水平的浓度(4、10、20、50和100 mg/L),用于验证线性响应,检测极限(LOD),定量极限(LOQ)和面积计数可重复性(RSD%)。图1.
NACO75分别为3.85 V和3.9 V。但是,当在3-5.5 V范围内进行环状伏安法(CV)测试时(补充图11c),清楚地证明,LACO75和NACO75的氧化电流都在第一个周期后迅速减少,这意味着在高氧化潜力下产生了钝化层以防止进一步的分解。通过X射线光电子光谱(XPS)分析和密度功能理论(DFT)计算探测了该钝化层的组成。如补充图11d,比较原始和带电的LACO75-LINI 0.6 CO 0.2 Mn 0.2 O 2(NCM622)复合阴极的XPS光谱,LACO75的O 1S峰强度为
疫情使我们的社区很难见面和交流,这一点在 2022 年 10 月于加拿大举行的国际聚合物电解质研讨会 (ISPE17) 上得到了充分体现。虽然我们仍然致力于其他国际社区,尤其是 ISPE,但我们作为组织者,认为在范围和地理目标群体方面更有限的会议将受到高度赞赏。我们的目标是,今年在德国卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 举办第一届欧洲电池应用聚合物电解质研讨会 (ESPE23),主要召集该领域的欧洲学术研究界,包括大量博士生、其他新生以及来自工业界的相关研究人员,于 2023 年 9 月 25 日至 27 日举行。
可持续,材料必须丰富、廉价且无毒。然而,毒性并不是唯一的安全隐患。媒体经常报道因锂离子电池易燃而发生的事故。这些设备的易燃性通常与非水电解质有关。电解质也导致了毒性和高成本,部分原因是使用了氟化盐。[2–5] 解决这些缺陷对于钠离子电池尤为重要,因为可持续性和安全性至关重要。幸运的是,人们正在努力解决电池中使用的电解质的易燃性。减轻可燃性的一种常用策略是使用有机磷化合物作为电解质溶剂。[6–12] 有机磷化合物是一类常见的阻燃剂,用于各种应用。[13] 然而,其中一些化合物对环境和健康有负面影响。[14,15]
全固态电池被认为是锂离子电池最有前途的竞争对手之一。固体电解质的两个广为人知的性能指标是离子电导率和稳定性。本文发现,通过硫化物基固体电解质中氯取代的协同效应,可以改善这两者。具体来说,通过增加对机械收缩引起的电压稳定性增强的敏感性,氯取代的硫化物固体电解质可以更好地抑制由本体分解和电极界面反应引起的不稳定性。因此,一些富氯锂银锑矿的稳定窗口可以系统地高于一些其他缺氯或无氯电解质,尤其是在实施机械收缩电池组装和测试条件下。因此,使用这些富含氯的锂银锗矿,无需额外涂层,就可展示 4 V 至 5 V 级正极与锂金属负极配对的固态电池系统。此外,由于氯组分会调节低电压下锂银锗矿的稳定性和不稳定性,因此我们可以设计具有不同锂金属稳定性层次的多层配置,以展示固态电池在相对高电流密度下的稳定循环。研究发现,电解质中适中的氯组分最能抑制作为中心电解质层的锂枝晶渗透,除了两个众所周知的稳定性和离子电导率指标外,还强调了略微增加的“不稳定性”是这里相关的隐藏性能指标。了解硫化物电解质中的氯取代效应为全固态电池提供了重要的设计原则。
摘要:锂(LI)金属固态电池具有高能量密度和改进的安全性,因此被认为是传统锂离子电池的有前途的替代品。在实践中,使用Li Metal Anodes仍然具有挑战性,因为缺乏超级离子固体电解质,该电解质具有良好的稳定性,可抵抗阳极侧的还原分解。在这里,我们提出了一种具有反式结构(与常规无机结构相比)的新电解质设计,以实现使用LI金属阳极的固有热力学稳定性。li-富含抗氟酸盐的固体电解质的高离子电导率为2.1×10-4 s cm-1,具有三维快速的锂离子传输途径,并显示出Li-li-li-li-li对称炮台的高稳定性。还提供了带有Li金属阳极和LiCoo 2阴极的可逆全细胞,显示了富含Li的抗氟氟氟二氟二氧化碳作为LI金属兼容的固体电解质对高能密度固态电池的潜力。■简介
摘要:使用基于范德华校正的密度功能理论(Rev-VDW-DF2函数),使用使用机器学习的原子质势模拟了温度诱导的相变和离子电导率。阶 - 疾病相变的模拟温度,晶格参数,扩散,离子电导率和激活能与实验数据非常吻合。我们对Li 2 B 12 H 12的模拟发现了[B 12 H 12] 2-阴离子的重新定位运动的重要性。在有序的α-相(t <625 K)中,这些阴离子具有明确的方向,而在无序的β-相(t> 625 K)中,它们的方向是随机的。在空缺系统中,观察到其完整的旋转,而在理想的晶体中,阴离子显示有限的vabrational运动,表明没有动态无序的相位过渡的静态性质。使用机器学习间的原子势使我们能够以长(纳秒尺度)分子动力学研究大型系统(> 2000个原子),从头开始质量。关键字:密度功能理论,机器学习间原子潜能,固体电解质,相变,离子电导率