这项工作通过开发氟化和塑性晶体嵌入弹性电解质 (F-PCEE) 展示了固态锂金属电池 (LMB) 的低温操作。F-PCEE 是通过聚合物基质和塑性晶体相之间的聚合诱导相分离形成的,在 -10°C 时提供高机械应变 (≈ 300%) 和离子电导率 (≈ 0.23 mS cm − 1)。值得注意的是,两相之间的强相分离导致锂 (Li) 盐在塑性晶体相内的选择性分布,从而实现低温下优异的弹性和高离子电导率。 Li/LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 全电池中的 F-PCEE 在 -10 °C 和 -20 °C 下分别保持 74.4% 和 42.5% 的放电容量,而 25 °C 下则相反。此外,全电池在 -10 °C 下经过 150 次循环后容量保持率为 85.3%,截止电压高达 4.5 V,是已报道的低温 LMB 固体聚合物电解质中循环性能最高的之一。这项工作将 F-PCEE 在 -10 °C 下延长的循环寿命归因于其出色的机械稳定性以抑制锂枝晶的生长和形成优异的富 LiF 中间相的能力。这项研究建立了弹性电解质的设计策略,用于开发在低温和高电压下工作的固态 LMB。
摘要:电解质-电极界面的不稳定性导致循环稳定性差,以及与高能量密度锂金属阳极相关的安全问题,阻碍了耐用且高能量密度锂离子电池的发展。固体聚合物电解质 (SPE) 可以帮助缓解这些问题;然而,SPE 的导电性受到聚合物链段动力学缓慢的限制。我们通过两性离子 SPE 克服了这一限制,这些 SPE 自组装成超离子导电域,允许离子运动和聚合物链段重排解耦。虽然结晶域通常不利于 SPE 中的离子传导,但我们证明具有不稳定离子-离子相互作用和定制离子尺寸的半结晶聚合物电解质表现出优异的锂电导率 (1.6 mS/ cm) 和选择性 (t + ≈ 0.6 − 0.8)。这种新的 SPE 设计范例允许同时优化以前正交的属性,包括电导率、锂选择性、力学和可加工性。 ■ 简介
最近提出了一种基于pH-swing的电化学过程,以从直接空气捕获(DAC)再生支出的碱性吸收剂。在这项工作中,我们通过实验研究并理论上模拟了两种优化策略,以进一步减少这种新型电化学过程的能源消耗。首先,在CO 2解吸期间将部分真空应用于气相,以提高气体产量。当CO 2在气相中的CO 2部分压从0.9降低到0.3 atm时,电化学电池的能耗降低了12%至15%。第二,磷酸盐和硫酸盐作为背景电解质对碱性吸收剂进行测试,从而通过最大程度地减少电化学细胞中的欧姆损失来降低能源消耗。磷酸盐的最佳浓度为0.1 m,而在较高浓度的磷酸盐下,CO 2的生产率受到总碳进食率或高酸化溶液的限制。此外,由于与磷酸盐相比,硫酸盐的PKA低和高摩尔电导率,硫酸盐添加的能量消耗比磷酸盐添加更低。最后,最低的实验能量消耗为247 kJ mol -1 CO 2,CO 2二压压为0.3 atm和0.1 m的硫酸盐在150 a m -2的电流密度下添加0.1 m,而我们的数学模型预测理论最小能量消耗为138 kJ mol -1在相同的条件下。总体而言,研究的优化策略推动了节能电力驱动的流程以直接捕获的开发。
执行的测试(测试名称和测试条款): 7.2.1 外部短路测试(电池或电池块) 7.2.2 冲击测试(电池或电池块) 7.2.3 跌落测试(电池或电池块和电池系统) 7.2.4 热滥用测试(电池或电池块) 7.2.5 过充电测试(电池或电池块) 7.2.6 强制放电测试(电池或电池块) 7.3.2 内部短路测试(电池) 8.2.2 过充电电压控制(电池系统) 8.2.3 过充电电流控制(电池系统) 8.2.4 过热控制(电池系统)
摘要:用于固态钠(NA)电池的复合固体聚合物电解质(CSP),由于其高模量,良好的机械性能和相对于液体电解质的总体安全性而具有吸引力。重要的CSPE特性(例如结晶度和离子电导率)与填充材料的物理化学特征紧密相关。在这项工作中,我们研究了2D六角硼(2D H-BN)含量如何在聚(氧化乙烷)(PEO)基于Na-ion的CSPE中使用NANO 3作为模型盐进行Na-ion传导的聚(PEO)CSPES中的流动聚合物结晶度和离子电导率。使用X射线差异(XRD),差异扫描量热法(DSC)和电化学阻抗光谱镜(EIS),我们发现聚合物结晶度在H-BN浮动的存在中会增加,而总离子电导率相对降低了相对降低的样品。量子机械DFT计算揭示了H-BN与两个离子盐的两个离子结合的能力,更强烈地与Na +阳离子结合,迄今为止,在基于Na的聚合物电解质的情况下尚未报道。这项工作中的实验和计算效果的组合提供了关键的物理见解,以了解填充剂的几何特征和化学特征(即刘易斯酸度和刘易斯碱度)在CSP的设计中用于Na-ion传导。
†为了了解Al 2 O 3纳米纤维的分布,已经对具有10 wt%Al 2 O 3纳米纤维的聚合物凝胶电解质进行了SEM-EDX分析,图S1。我们观察到Al 2 O 3纳米纤维的均匀分布。对于3 wt%Al 2 O 3,不太可能有聚合。另一方面,我们发现离子的扩散率在较高浓度的Al 2 O 3纳米纤维下降低。,即使较高的Al 2 O 3纳米纤维大大改善了GPE的介电常数,它们的剩余比也可能阻止离子传导的传输路径。因此,在这里,我们仅专注于3 wt%Al 2 O 3纳米纤维的GPE。
摘要:锌离子电池(ZIBS)由于其出色的安全性,低运营成本和环境优势而获得了非常有前途的可充电电池的认可。尽管如此,与水解物相关的固有挑战(包括水分解反应,蒸发和液体泄漏),固定的挑战阻碍了Zibs储能的广泛利用。幸运的是,固态电解质研究的最新进展在解决这些挑战方面具有巨大的潜力。此外,固态电解质的灵活性和新化学性质为其在可穿戴电子设备和多功能设置中的应用提供了更多机会。尽管如此,尽管近年来基于固态电解质的齐布斯的流行日益普及,但固态电解质的发展仍处于早期阶段。弥合存在的巨大差距在固态Zib成为实际现实之前至关重要。本评论介绍了各种类型的ZIB固态电解质的进步,包括纤维分离器,无机添加剂和有机聚合物。此外,它讨论了固态电解质的性能和影响。最后,它概述了固态Zibs开发的未来方向。
电化学能源存储是本世纪的主要社会挑战之一。基于液体电解质的经典锂离子技术的性能在过去二十年中取得了巨大进步,但是液体电解质的内在不稳定导致安全问题。固体聚合物电解质将是解决这些安全问题,微型化和能量密度增强的完美解决方案。但是,与液体一样,锂离子携带的电荷比例很小(<20%),限制了功率性能。固体聚合物电解质在80℃下运行,导致机械性能差和有限的电化学稳定性窗口。在这里,我们描述了一种基于包含聚苯乙烯段的聚苯基块共聚物的多功能单离子聚合物电解质。它克服了上述大多数局限性,其锂离子传输数接近统一,出色的机械性能和跨越5 V与Li + / li的电化学稳定窗口。使用该聚电解质的原型电池优于基于聚合物电解质的常规电池。c
推荐引用推荐引用James,Winervil,“制造压力和NMC阴极组成对LPSCL电解质的影响,以改善固态电池性能”(2023年)。论文。罗切斯特技术学院。从
(1)带有无机电解质的锂初级电池通常是剧毒(TOX 4),如果吸入气体(TLV:5ppm),则可能是致命的。带有无机电解质的锂主电池本质上也具有爆炸性,并且具有TNT等效性(例如,具有无机电解质的一磅锂主电池等同于一磅TNT)。(2)带有有机电解质的锂主电池通常具有腐蚀性(TOX 2)。一些带有有机电解质的锂主电池还表现出爆炸性的行为,以不平衡的过度过度降低到逆转状态,如果电池经历外部短裤,也可能发生。(3)在虐待条件下,锂原电池可以发泄,爆炸和燃烧,从而释放出剧毒和腐蚀性材料。有关这些电池的有毒和爆炸性行为的更多信息,请参考ESTA-OP-0-49,“锂电池处理器认证”和JSC 20793,“机组人员太空车辆电池安全要求”。 (4)可以从有机或无机电解质中释放的一些有毒,易燃或腐蚀性成分是二硫化碳,一氧化碳,氢化氧化物,盐酸,盐酸,氢核酸,氢酸,氢酸,氢,氢,甲烷,甲烷,甲烷,甲烷,甲基甲基甲基二氧化物,硫化硫化剂,硫化剂,硫化剂。应谨慎行事,以避免吸入TOX 4电解质蒸气和气体。