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RESEARCH LETTER
正极包覆与界面修饰: 双策略改善聚氧化乙烯固态电解质对高电压正极稳定性
谭淑雨
刘晓宁
毕志杰
万勇
*
郭向欣
*
作者单位
摘要
青岛大学 物理科学学院, 青岛 266071
聚氧化乙烯(PEO)基固体电解质具有成本低、对锂稳定、易于大规模生产等优点, 是固态锂电池最有前途的固体电解质。然而, PEO对高压正极不稳定, 严重限制了其在高能量密度领域的应用。本研究在LiNi
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
O
2
(NCM)正极颗粒上部分包覆环化聚丙烯腈(cPAN)纳米层作为电子导电层, 在NCM/PEO界面上引入离子液体作为离子导电通道, 用以提高PEO与高压NCM正极的相容性。其中, cPAN层不仅在物理上隔离了PEO电解质与NCM正极的直接接触, 而且cPAN中具有非局域的sp
2
π键, 有助于正极内部的电子传输。同时, 高离子电导率的离子液体的流动性较高, 可以充分润湿正极侧界面, 并在循环过程中分解为富LiF和Li
3
N的CEI层, 进一步限制PEO电解质的氧化分解。基于上述复合策略的固态NCM/Li电池可在0.1
C
(1
C
=0.18 A·g
-1
), 4.30 V截止电压下稳定循环100次, 且容量保持率可达85.3%。本研究通过表面包覆和界面修饰, 为提高PEO基电解质对高压正极的稳定性提供了可行方案。
聚氧化乙烯
环化
高电压正极
界面工程
固态锂电池
poly(ethylene oxide)
cyclization
high-voltage cathode
interface engineering
solid-state lithium battery
PDF全文
Full Text
无机材料学报
2023, 38(12): 1466
RESEARCH LETTERS
固态锂电池用MOF/聚氧化乙烯复合聚合物电解质
梁凤青
1,2
温兆银
1,2,*
作者单位
摘要
1
1. 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 中国科学院能量转换材料重点实验室, 上海 200050
2
2. 中国科学院大学 材料科学与光电工程中心, 北京 100049
固态聚合物电解质具有柔韧性好和易于加工的优势, 可制备各种形状的固态锂电池, 杜绝漏液问题。但固态聚合物电解质存在离子电导率低以及对锂金属负极不稳定等问题。本研究以纳米金属-有机框架材料UiO-66为聚合物电解质的填料, 用于改善电解质的性能。UiO-66与聚氧化乙烯(poly(ethylene oxide), PEO)链上醚基的氧原子的配位作用以及与锂盐中阴离子的相互作用, 可显著提高聚合物电解质的离子电导率(25 ℃, 3.0×10
-5
S/cm; 60 ℃, 5.8×10
-4
S/cm), 并将锂离子迁移数提高至0.36, 电化学窗口拓宽至4.9 V。此外, 制备的PEO基固态电解质对金属锂具有良好的稳定性, 对称电池在60 ℃、0.15 mA·cm
-2
电流密度下可稳定循环1000 h, 锂电池的电化学性能得到显著改善。
复合电解质
聚氧化乙烯
金属-有机框架材料
锂金属电池
composite electrolyte
poly(ethylene oxide)
metal-organic framework material
lithium metal battery
PDF全文
Full Text
无机材料学报
2021, 36(3): 332
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