賀艷兵/鐘貴明EnSM: PVDF電解質(zhì)拓?fù)涔に噷?shí)現(xiàn)超長(zhǎng)循環(huán)高壓固態(tài)鋰電池 2023年10月15日 上午12:19 ? 未全平臺(tái)發(fā)布, 頂刊 ? 閱讀 21 固態(tài)聚合物電解質(zhì)(SPEs)抗氧化能力差、離子電導(dǎo)率低、易燃性高,極大地限制了其在高壓固態(tài)鋰金屬電池(LMB)中的應(yīng)用。 在此,清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院賀艷兵副教授、中科院大連化物所鐘貴明研究員等人提出了一種創(chuàng)新的方法來準(zhǔn)確調(diào)控聚偏二氟乙烯(PVDF)的分子結(jié)構(gòu)并在其鏈上均勻地接枝磷衍生物,以構(gòu)建用于超長(zhǎng)循環(huán)高壓固態(tài)LMB 的具有支鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多功能SPE。PVDF首先在堿性環(huán)境中脫氟化氫生成C=C鍵,然后通過Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)與磷酸苯鋰(LPPO)反應(yīng)形成LPPO均勻接枝的PVDF(PVDF-LPPO)。 支鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有助于聚合物鏈段的運(yùn)動(dòng)并增加離子電導(dǎo)率,功能化的LPPO基團(tuán)可以同時(shí)作為單一離子導(dǎo)體、阻燃劑和CEI成膜劑,大大提高PVDF-LPPO SPE的離子電導(dǎo)率從而提高固態(tài)LMBs的安全性和循環(huán)性能。通過分解LPPO在NCM811正極上構(gòu)建了穩(wěn)定且均勻的CEI,極大地抑制了與PVDF-LPPO SPE的副反應(yīng)。此外,LPPO基團(tuán)還大大提高了鋰離子遷移數(shù)并降低了活化能,提高了PVDF-LPPO SPE的電化學(xué)窗口。 圖1. PVDF-LPPO的設(shè)計(jì)和功能示意圖 因此,具有PVDF-LPPO SPE的Li||Li對(duì)稱電池可以在0.1 mA cm-2下穩(wěn)定循環(huán)超過1400小時(shí),而 Li||PVDF||Li電池由于短路,僅在340小時(shí)循環(huán)后即失效。即使在0.2 mA cm-2的更高電流密度和0.2 mA h cm-2的容量下,Li||PVDF-LPPO||Li 對(duì)稱電池也具有更低的極化和更長(zhǎng)的循環(huán)壽命。 固態(tài)NCM811||PVDF-LPPO||Li電池可在1 C、2.8~4.3 V條件下穩(wěn)定循環(huán)超過1550次后容量保持率高達(dá)70.9%,在1 C、2.8~4.5 V之間穩(wěn)定循環(huán)1000次后容量保持率仍高達(dá)61.5%。此外,軟包NCM811||PVDF-LPPO||Li 電池也具有出色的循環(huán)和安全性能。這項(xiàng)工作表明,在PVDF基SPE上接枝官能團(tuán)是創(chuàng)建具有獨(dú)特拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多功能聚合物電解質(zhì)的有效方法,這為設(shè)計(jì)用于先進(jìn)固態(tài)LMB的實(shí)用SPE開辟了新道路。 圖2. 基于PVDF和PVDF-LPPO SPE的固態(tài)電池在25°C下的性能 Topology Crafting of Polyvinylidene Difluoride Electrolyte Creates Ultra-Long Cycling High-Voltage Lithium Metal Solid-State Batteries, Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.02.048 原創(chuàng)文章,作者:v-suan,如若轉(zhuǎn)載,請(qǐng)注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/15/d24b15f47d/ 電池 贊 (0) 0 生成海報(bào) 相關(guān)推薦 晁棟梁教授JACS綜述: 硫基水系電池:電化學(xué)和策略 2023年10月16日 孫頔/駱耿耿Angew.:Cu57H20的總結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和催化加氫活性 2023年10月1日 慶祝鋰電之父Goodenough百歲誕辰!大牛Manthiram發(fā)文慶祝! 2023年10月10日 ACS Catalysis:電化學(xué)CO2還原為乙烯和乙醇的綜合機(jī)理:水-Cu(100)界面模型的溶劑效應(yīng) 2023年10月13日 南大Angew:高可逆鈉離子電池的不溶性SEI 2024年8月7日 長(zhǎng)達(dá)7200小時(shí)!浙江大學(xué)陸俊團(tuán)隊(duì),EES! 2025年2月12日