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固态电池技术
双锂盐改善正极界面稳定性
时间:2022-10-17 21:50:55浏览次数:

之前我们已经分享了耐高电压固态电解质基锂金属电池三部曲中的前两曲分别是:


耐高电压固态电解质基锂金属电池三部曲之一

PEO基Polymer in Plastic Crystal电解质


耐高电压固态电解质基锂金属电池三部曲之二

SN-PEO双层固态电解质

(可点击标题查看原文链接)

今天我们分享第三部曲,即:

耐高电压固态电解质基锂金属电池三部曲之三

双锂盐改善正极界面稳定性

聚环氧乙烷 (PEO) 基固体电解质是最有希望应用于固态锂金属电池的候选材料之一,但其在室温下极低的离子电导率和与高电压正极LiCoO2/LiNixMnyCozO2的不相容阻碍了在室温和高能量密度电池中的潜在应用。在此,我们设计了一种具有交联网络的超薄双盐 PEO 基聚合物电解质(DPPE)来解决这些问题。 一方面,四甘醇二甲醚 (TEGDME) 在紫外光照射下与 PEO交联形成的网络极大地增加了 PEO 的非晶区域,将电解质膜的电导率提升至5.7 mS cm-1。另一方面, LiODFB 优先分解,在 NCM622 表面上生成了富含 LixBOyFz 和富含 LiF 的正极电解质界面 (CEI) 层,有效抑制了 PEO 链段在高电压正极一侧的分解。此外,无溶剂原位聚合方法不仅优化了DPPE/阴极界面,还将DPPE膜的厚度降至20 μm 这种简单有效的策略为PEO基固体电解质在常温高压SSLMB中的实际应用提供了新思路。
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组装了 NCM622 质量负载约为 1.5 mg  NCM622/DPPE/Li 电池,以评估其在 2.8-4.2 V 电压范围内的实际可行性。基于 DPPE 的固态电池的初始放电容量为 0.1 C时为159.8 mAh g -1 ,第10次循环稳定至169.2 mAh g-1100次循环仍能稳定工作 ,容量保持率为94.7 %  此外,为了最大限度地提高能量密度,组装了正极负载量为 8 mg cm-2 的电池来评估性能。 值得注意的是,电池在 0.1 mA cm-2 的面电流密度下可提供 1.02 mAh cm-2 的初始面容量,并在 50 次循环后保持 1.02 mAh cm-2,极化可忽略不计。 优异的循环性能表明,即使在高面电流密度下,高强度和低电阻的 SEI 层和 CEI 层仍然稳定存在。
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A Dual-Salt PEO-based Polymer Electrolyte with Cross-Linked Polymer Network for High-Voltage Lithium Metal BatteriesChemical Engineering Journal



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付芳博士

     付芳,博士研究生。隶属于东北师范大学动力电池国家地方联合工程实验室,主要从事锂离子电池和固态锂电池的研究。2014-至今于东北师范大学谢海明课题组从事锂电池相关研究。代表性论文: 

1. PEO基室温/高倍率聚合物电解质【Journal of Power Sources 484 (2021): 229186】.

2. PEO基高电压聚合物电解质 【Chemical Engineering Journal (2022)】.

3.非对称聚合物电解质【Energy & Environmental Materials (2022).