高功用充電機(jī)充電鋰金屬蓄電池的無定形硅烷封端聚醚3D結(jié)構(gòu)聚合物電解質(zhì)是什么資料？
2017-10-21 10:53:20??????點(diǎn)擊：
【導(dǎo)語】
由于金屬鋰的高理論比容量，可充電的充電機(jī)充電鋰金屬蓄電池（LMBs）為高能量密度、長壽命電子器件的能量需求供應(yīng)了可能?？墒?，運(yùn)用液體電解液，有許多壞處阻止了LMBs的進(jìn)一步展開，尤其是Li枝晶生長引起的安全問題。為了前進(jìn)LMBs的安全性和循環(huán)安穩(wěn)性，選用聚合物電解質(zhì)（PE）和無機(jī)固體電解質(zhì)（ISE）能夠有用避免液體電解質(zhì)的泄露和焚燒等問題。比較于ISE對(duì)水和氧高敏感性以及與電極的剛性界面接觸，PE的不同之處在于有出色的柔性以及對(duì)電極有較強(qiáng)的粘附性，因此它被視為完成高功用LMBs的志向選擇。
聚氧化乙烯（PEO）是研討較早且廣泛的聚合物電解質(zhì)，具有許多長處。可是，PEO-PE的鋰離子電導(dǎo)率低和電化學(xué)安穩(wěn)窗口窄等問題大大約束了其運(yùn)用遠(yuǎn)景。最近報(bào)道的聚硅氧烷（PSI）-PE具有高離子電導(dǎo)率，低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以及-Si-O-引起的非晶結(jié)構(gòu)，為Li+供應(yīng)了滿足的分散通道?？墒谴蠖糚SI-PE在室溫下是液態(tài)/凝膠狀，這不利于固態(tài)充電機(jī)充電蓄電池器件的組裝。受PEO-PE 和PSI-PE的啟示，研討人員通過硅烷封端聚醚（MSTP）單體聚合，引入四乙二醇二甲醚（TEGDME），制備了一種具有交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的無定形硅烷封端聚醚聚合物電解質(zhì)（MSTP-PE），前進(jìn)了離子電導(dǎo)率并改善了電極的界面兼容性。
【作用簡介】
近來，北京工業(yè)大學(xué)資料科學(xué)與工程學(xué)院尉水兵教授（通訊作者）研討小組通過一種交聯(lián)的方法制備出改性的硅烷封端聚醚基聚合物電解質(zhì)。因其具有3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在室溫下該無定形聚合物電解質(zhì)有高離子電導(dǎo)率（0.36mS/cm）、高熱安穩(wěn)性（Tm=379℃）、高離子轉(zhuǎn)移數(shù)（0.65）、達(dá)5V的電化學(xué)窗口以及和電極出色的兼容性。該研討作用以“Amorphous modified silyl-terminated 3D polymer electrolyte for high-performance lithium metal battery”為題宣告在Nano Energy上。
【圖文導(dǎo)讀】
MSTP-PE的組成
（a）MSTP-PE聚合前后的相片，示意圖是MSTP-PE的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
（b）MSTP單體的分子結(jié)構(gòu)和MSTP-PE的聚合進(jìn)程。
MSTP-PE的表征
（a） MSTP-PE表面和截面的掃描電鏡圖；
（b） 柔性MSTP-PE的相片；
（c） PEO-PE和 MSTP-PE的XRD比較；
（d） MSTP-PE的TG和DSC曲線。
MSTP-PE的電化學(xué)分析
（a） PEO-PE和MSTP-PE的離子電導(dǎo)率隨溫度改動(dòng)的聯(lián)絡(luò)；
（b） 在10mV極化電位下，Li/MSTP-PE/Li對(duì)稱充電機(jī)充電蓄電池的計(jì)時(shí)電流圖，插圖是極化前后的EIS圖；
（c） 在室溫下經(jīng)不同老化時(shí)間后Li/MSTP-PE/Li對(duì)稱充電機(jī)充電蓄電池的EIS圖；
（d）不銹鋼作為對(duì)電極，在1mV/s的掃描速度下MSTP-PE的線性掃描伏安曲線，插圖是在安穩(wěn)的電化學(xué)窗口下，電流密度擴(kuò)大部分；
（e） 在25℃，分別在0.05 mA /cm2 和0.1 mA/cm2的電流密度下，運(yùn)用MSTP-PE進(jìn)行逾越800h 的Li堆積/溶解時(shí)的電勢(shì)圖，插圖是在不同電流密度下，不同時(shí)間段的電勢(shì)圖。
LiFePO4/MSTP-PE/Li 充電機(jī)充電蓄電池的電化學(xué)性
（a） 在室溫下，選用液體電解質(zhì)和MSTP-PE時(shí)LiFePO4陰極在0.1C的電流密度下初始充放電曲線比照，插圖是兩充電機(jī)充電蓄電池相應(yīng)的CV曲線；
（b） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機(jī)充電蓄電池通過30個(gè)循環(huán)周期的CV曲線堅(jiān)持安穩(wěn)；
（c） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機(jī)充電蓄電池在室溫下的倍率功用；
（d） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機(jī)充電蓄電池在1C時(shí)的循環(huán)功用，插圖是充電機(jī)充電蓄電池通過不同循環(huán)次數(shù)的充放電曲線；
（e） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機(jī)充電蓄電池在3C時(shí)的循環(huán)功用，插圖是充電機(jī)充電蓄電池通過不同循環(huán)次數(shù)的充放電曲線。
圖. 軟包裝充電機(jī)充電蓄電池的運(yùn)用
（a） 軟包裝充電機(jī)充電蓄電池的電壓檢驗(yàn)；
（b） 軟包裝充電機(jī)充電蓄電池通過屢次裁剪后仍能夠使LED燈發(fā)光；
（c） 軟包裝充電機(jī)充電蓄電池對(duì)折后使LED燈發(fā)光；
（d） 軟包裝充電機(jī)充電蓄電池通過嚴(yán)峻曲折后使LED燈發(fā)光。
【小結(jié)】
研討人員用硅烷封端的聚醚單體,通過交聯(lián)反應(yīng)制備了MSTP-PE，然后構(gòu)建LMBs。由于骨架中具有快速的Li+搬家通道和硅烷基聚合構(gòu)成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種非晶和均勻的MSTP-PE有高的Li 離子電導(dǎo)率，優(yōu)異的柔性、高的熱安穩(wěn)性以及寬的電化學(xué)窗口。這使LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機(jī)充電蓄電池在不同溫度下具有高可逆比容量和優(yōu)異的循環(huán)安穩(wěn)性。這為展開高功用金屬充電機(jī)充電蓄電池用的安穩(wěn)PE供應(yīng)了新的途徑。
由于金屬鋰的高理論比容量，可充電的充電機(jī)充電鋰金屬蓄電池（LMBs）為高能量密度、長壽命電子器件的能量需求供應(yīng)了可能?？墒?，運(yùn)用液體電解液，有許多壞處阻止了LMBs的進(jìn)一步展開，尤其是Li枝晶生長引起的安全問題。為了前進(jìn)LMBs的安全性和循環(huán)安穩(wěn)性，選用聚合物電解質(zhì)（PE）和無機(jī)固體電解質(zhì)（ISE）能夠有用避免液體電解質(zhì)的泄露和焚燒等問題。比較于ISE對(duì)水和氧高敏感性以及與電極的剛性界面接觸，PE的不同之處在于有出色的柔性以及對(duì)電極有較強(qiáng)的粘附性，因此它被視為完成高功用LMBs的志向選擇。
聚氧化乙烯（PEO）是研討較早且廣泛的聚合物電解質(zhì)，具有許多長處。可是，PEO-PE的鋰離子電導(dǎo)率低和電化學(xué)安穩(wěn)窗口窄等問題大大約束了其運(yùn)用遠(yuǎn)景。最近報(bào)道的聚硅氧烷（PSI）-PE具有高離子電導(dǎo)率，低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以及-Si-O-引起的非晶結(jié)構(gòu)，為Li+供應(yīng)了滿足的分散通道?？墒谴蠖糚SI-PE在室溫下是液態(tài)/凝膠狀，這不利于固態(tài)充電機(jī)充電蓄電池器件的組裝。受PEO-PE 和PSI-PE的啟示，研討人員通過硅烷封端聚醚（MSTP）單體聚合，引入四乙二醇二甲醚（TEGDME），制備了一種具有交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的無定形硅烷封端聚醚聚合物電解質(zhì)（MSTP-PE），前進(jìn)了離子電導(dǎo)率并改善了電極的界面兼容性。
【作用簡介】
近來，北京工業(yè)大學(xué)資料科學(xué)與工程學(xué)院尉水兵教授（通訊作者）研討小組通過一種交聯(lián)的方法制備出改性的硅烷封端聚醚基聚合物電解質(zhì)。因其具有3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在室溫下該無定形聚合物電解質(zhì)有高離子電導(dǎo)率（0.36mS/cm）、高熱安穩(wěn)性（Tm=379℃）、高離子轉(zhuǎn)移數(shù)（0.65）、達(dá)5V的電化學(xué)窗口以及和電極出色的兼容性。該研討作用以“Amorphous modified silyl-terminated 3D polymer electrolyte for high-performance lithium metal battery”為題宣告在Nano Energy上。
【圖文導(dǎo)讀】
MSTP-PE的組成
（a）MSTP-PE聚合前后的相片，示意圖是MSTP-PE的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
（b）MSTP單體的分子結(jié)構(gòu)和MSTP-PE的聚合進(jìn)程。
MSTP-PE的表征
（a） MSTP-PE表面和截面的掃描電鏡圖；
（b） 柔性MSTP-PE的相片；
（c） PEO-PE和 MSTP-PE的XRD比較；
（d） MSTP-PE的TG和DSC曲線。
MSTP-PE的電化學(xué)分析
（a） PEO-PE和MSTP-PE的離子電導(dǎo)率隨溫度改動(dòng)的聯(lián)絡(luò)；
（b） 在10mV極化電位下，Li/MSTP-PE/Li對(duì)稱充電機(jī)充電蓄電池的計(jì)時(shí)電流圖，插圖是極化前后的EIS圖；
（c） 在室溫下經(jīng)不同老化時(shí)間后Li/MSTP-PE/Li對(duì)稱充電機(jī)充電蓄電池的EIS圖；
（d）不銹鋼作為對(duì)電極，在1mV/s的掃描速度下MSTP-PE的線性掃描伏安曲線，插圖是在安穩(wěn)的電化學(xué)窗口下，電流密度擴(kuò)大部分；
（e） 在25℃，分別在0.05 mA /cm2 和0.1 mA/cm2的電流密度下，運(yùn)用MSTP-PE進(jìn)行逾越800h 的Li堆積/溶解時(shí)的電勢(shì)圖，插圖是在不同電流密度下，不同時(shí)間段的電勢(shì)圖。
LiFePO4/MSTP-PE/Li 充電機(jī)充電蓄電池的電化學(xué)性
（a） 在室溫下，選用液體電解質(zhì)和MSTP-PE時(shí)LiFePO4陰極在0.1C的電流密度下初始充放電曲線比照，插圖是兩充電機(jī)充電蓄電池相應(yīng)的CV曲線；
（b） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機(jī)充電蓄電池通過30個(gè)循環(huán)周期的CV曲線堅(jiān)持安穩(wěn)；
（c） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機(jī)充電蓄電池在室溫下的倍率功用；
（d） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機(jī)充電蓄電池在1C時(shí)的循環(huán)功用，插圖是充電機(jī)充電蓄電池通過不同循環(huán)次數(shù)的充放電曲線；
（e） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機(jī)充電蓄電池在3C時(shí)的循環(huán)功用，插圖是充電機(jī)充電蓄電池通過不同循環(huán)次數(shù)的充放電曲線。
圖. 軟包裝充電機(jī)充電蓄電池的運(yùn)用
（a） 軟包裝充電機(jī)充電蓄電池的電壓檢驗(yàn)；
（b） 軟包裝充電機(jī)充電蓄電池通過屢次裁剪后仍能夠使LED燈發(fā)光；
（c） 軟包裝充電機(jī)充電蓄電池對(duì)折后使LED燈發(fā)光；
（d） 軟包裝充電機(jī)充電蓄電池通過嚴(yán)峻曲折后使LED燈發(fā)光。
【小結(jié)】
研討人員用硅烷封端的聚醚單體,通過交聯(lián)反應(yīng)制備了MSTP-PE，然后構(gòu)建LMBs。由于骨架中具有快速的Li+搬家通道和硅烷基聚合構(gòu)成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種非晶和均勻的MSTP-PE有高的Li 離子電導(dǎo)率，優(yōu)異的柔性、高的熱安穩(wěn)性以及寬的電化學(xué)窗口。這使LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機(jī)充電蓄電池在不同溫度下具有高可逆比容量和優(yōu)異的循環(huán)安穩(wěn)性。這為展開高功用金屬充電機(jī)充電蓄電池用的安穩(wěn)PE供應(yīng)了新的途徑。
- 上一篇：充電機(jī)充電蓄電池檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)都有哪些？ 2017/10/23
- 下一篇：如何選擇適用的充電機(jī)充電蓄電池測(cè)試儀測(cè)電池內(nèi)部電阻值？ 2017/10/21
