哈爾濱理工大學(xué)翁凌教授課題組 Chem.Eng. J.：用于全固態(tài)鋰金屬電池的聚酰亞胺纖維復(fù)合聚合物固態(tài)電解質(zhì)
2022-03-23 來源：高分子科技
近日，哈爾濱理工大學(xué)翁凌教授課題組在Chemical Engineering Journal上發(fā)表題為“Polymer nanofibers framework composite solid electrolyte with lithium dendrite suppression for long life all-solid-state lithium metal battery”的文章。該文章報(bào)道了聚酰亞胺纖維改性復(fù)合聚合物固態(tài)電解質(zhì)在全固態(tài)鋰金屬電池中的應(yīng)用研究。較高的理論比容量鋰金屬被認(rèn)為是理想的負(fù)極材料，由于鋰在電解質(zhì)和電極界面處的非均勻電沉積，限制了鋰金屬電池的廣泛應(yīng)用（鋰枝晶的生長），導(dǎo)致鋰負(fù)極的粉化和不受限制的體積膨脹。將有機(jī)液態(tài)電解液替換成聚合物固態(tài)電解質(zhì)是增加界面穩(wěn)定性抑制鋰枝晶的有效辦法。基于聚酰亞胺高彈性模量、熱穩(wěn)定性和電化學(xué)性能，設(shè)計(jì)了一種與聚酰亞胺纖維共混的新型復(fù)合聚合物固態(tài)電解質(zhì)。聚酰亞胺纖維提高了復(fù)合電解質(zhì)的彈性模量和拉伸強(qiáng)度，并在電解質(zhì)體系中形成有效的離子傳輸網(wǎng)絡(luò)層。
圖1.聚酰亞胺復(fù)合聚合物固態(tài)電解質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖和電解質(zhì)的光學(xué)照片。
圖2.聚酰亞胺復(fù)合聚合物固態(tài)電解質(zhì)的鋰鋰對(duì)稱電池循環(huán)性能和曲線細(xì)節(jié)圖。
綜上所述，力學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)強(qiáng)度是聚合物固態(tài)電解質(zhì)能夠應(yīng)用于全固態(tài)鋰金屬電池的關(guān)鍵，聚酰亞胺改性的聚合物固態(tài)電解質(zhì)體系展示出較高的拉伸強(qiáng)度和高彈性模量。聚酰亞胺纖維不僅提高了電解質(zhì)的鋰離子遷移數(shù)，還同時(shí)加強(qiáng)聚合物固態(tài)電解質(zhì)在高電壓下的電化學(xué)穩(wěn)定性，拓寬了電解質(zhì)體系的電化學(xué)窗口，為匹配高電壓正極材料奠定了基礎(chǔ)。將物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的聚合物纖維與聚合物固態(tài)電解質(zhì)體系相結(jié)合，具有制備工藝簡便，環(huán)境友好，具有大規(guī)模生產(chǎn)的潛力。
該論文通訊作者為哈爾濱理工大學(xué)翁凌教授，第一作者為李宇寒博士。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金和黑龍江省自然科學(xué)基金等資助。
原文鏈接：
Polymer nanofibers framework composite solid electrolyte with lithium dendrite suppression for long life all-solid-state lithium metal battery
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589472201316X
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（責(zé)任編輯：xu）
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