用PDMS制备锂离子电池用紫外光交联柔性固体聚合物电解质

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:28
文章英文标题
Fabrication of UV-Crosslinked Flexible Solid Polymer Electrolyte with PDMS for Li-Ion Batteries
正文
常规的碳酸盐基液体电解质存在着易燃易漏的安全问题。因此,开发锂离子电池替代电解质至关重要,固体聚合物电解质( SPEs )作为一种潜在的候选电解质,具有更高的安全性能,但要广泛应用其性能还有待提高。在此,我们制备了一系列由聚乙二醇二丙烯酸酯( PEGDA )、三羟甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯( ETPTA )和锂盐( LiTFSI )组成的紫外-光交联柔性SPEs,聚硅氧烷由于其独特的性能,如降低玻璃化转变温度( Tg )、提高柔韧性和便于锂离子传输等,使其成为制备SPEs的研究热点。尽管锂盐含量较高,但由于其网络结构、极性官能团的存在以及非晶态结构的存在,可以在没有任何支撑骨架的情况下获得柔性和力学性能优异的透明SPEs。在室温和80 ° C下制备的交联SPEs的最高离子电导率分别为1.75 × 10-6 S cm-1和1.07 × 10-4 S cm-1。该交联SPEs具有稳定的镀锂/剥离能力和良好的金属锂相容性,在较宽的电位范围内具有较高的电化学稳定性,可应用于高压锂离子电池。
文章内容(英文)
Conventional carbonate-based liquid electrolytes have safety issues related to their high flammability and easy leakage. Therefore, it is essential to develop alternative electrolytes for lithium-ion batteries (LIBs). As a potential candidate, solid-polymer electrolytes (SPEs) offer enhanced safety characteristics, while to be widely applied their performance still has to be improved. Here, we have prepared a series of UV-photocrosslinked flexible SPEs comprising poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA), trimethylolpropane ethoxylate triacrylate (ETPTA), and lithium bis(trifluoromethane sulfonyl)imide (LiTFSI) salt, with the addition of polydimethylsiloxane with acrylated terminal groups (acryl-PDMS) to diminish the crystallinity of the poly(ethylene glycol) chain. Polysiloxanes have gained interest for the fabrication of SPEs due to their unique features, such as decrement of glass transition temperature (Tg), and the ability to improve flexibility and facilitate lithium-ion transport. Freestanding, transparent SPEs with excellent flexibility and mechanical properties were achieved without any supporting backbone, despite the high content of lithium salt, which was enabled by their networked structure, the presence of polar functional groups, and their amorphous structure. The highest ionic conductivity for the developed cross-linked SPEs was 1.75 × 10−6 S cm−1 at room temperature and 1.07 × 10−4 S cm−1 at 80 °C. The SPEs demonstrated stable Li plating/stripping ability and excellent compatibility toward metallic lithium, and exhibited high electrochemical stability in a wide range of potentials, which enables application in high-voltage lithium-ion batteries.
来源出处
Journal|[J]PolymersVolume 13, Issue 1. 2020. PP 15-15
DOI
https://doi.org/10.3390/POLYM13010015

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