高功用充电机充电锂金属蓄电池的无定形硅烷封端聚醚3D结构聚合物电解质是什么资料？
2017-10-21 10:53:20 点击：
【导语】
由于金属锂的高理论比容量，可充电的充电机充电锂金属蓄电池（LMBs）为高能量密度、长寿命电子器件的能量需求供应了可能。可是，运用液体电解液，有许多坏处阻止了LMBs的进一步展开，尤其是Li枝晶生长引起的安全问题。为了前进LMBs的安全性和循环安稳性，选用聚合物电解质（PE）和无机固体电解质（ISE）能够有用避免液体电解质的泄露和焚烧等问题。比较于ISE对水和氧高敏感性以及与电极的刚性界面接触，PE的不同之处在于有出色的柔性以及对电极有较强的粘附性，因此它被视为完成高功用LMBs的志向选择。
聚氧化乙烯（PEO）是研讨较早且广泛的聚合物电解质，具有许多长处。可是，PEO-PE的锂离子电导率低和电化学安稳窗口窄等问题大大约束了其运用远景。最近报道的聚硅氧烷（PSI）-PE具有高离子电导率，低玻璃化转变温度以及-Si-O-引起的非晶结构，为Li+供应了满足的分散通道。可是大都PSI-PE在室温下是液态/凝胶状，这不利于固态充电机充电蓄电池器件的组装。受PEO-PE 和PSI-PE的启示，研讨人员通过硅烷封端聚醚（MSTP）单体聚合，引入四乙二醇二甲醚（TEGDME），制备了一种具有交联网状结构的无定形硅烷封端聚醚聚合物电解质（MSTP-PE），前进了离子电导率并改善了电极的界面兼容性。
【作用简介】
近来，北京工业大学资料科学与工程学院尉水兵教授（通讯作者）研讨小组通过一种交联的方法制备出改性的硅烷封端聚醚基聚合物电解质。因其具有3D网络结构，在室温下该无定形聚合物电解质有高离子电导率（0.36mS/cm）、高热安稳性（Tm=379℃）、高离子转移数（0.65）、达5V的电化学窗口以及和电极出色的兼容性。该研讨作用以“Amorphous modified silyl-terminated 3D polymer electrolyte for high-performance lithium metal battery”为题宣告在Nano Energy上。
【图文导读】
MSTP-PE的组成
（a）MSTP-PE聚合前后的相片，示意图是MSTP-PE的交联网络结构；
（b）MSTP单体的分子结构和MSTP-PE的聚合进程。
MSTP-PE的表征
（a） MSTP-PE表面和截面的扫描电镜图；
（b） 柔性MSTP-PE的相片；
（c） PEO-PE和 MSTP-PE的XRD比较；
（d） MSTP-PE的TG和DSC曲线。
MSTP-PE的电化学分析
（a） PEO-PE和MSTP-PE的离子电导率随温度改动的联络；
（b） 在10mV极化电位下，Li/MSTP-PE/Li对称充电机充电蓄电池的计时电流图，插图是极化前后的EIS图；
（c） 在室温下经不同老化时间后Li/MSTP-PE/Li对称充电机充电蓄电池的EIS图；
（d）不锈钢作为对电极，在1mV/s的扫描速度下MSTP-PE的线性扫描伏安曲线，插图是在安稳的电化学窗口下，电流密度扩大部分；
（e） 在25℃，分别在0.05 mA /cm2 和0.1 mA/cm2的电流密度下，运用MSTP-PE进行逾越800h 的Li堆积/溶解时的电势图，插图是在不同电流密度下，不同时间段的电势图。
LiFePO4/MSTP-PE/Li 充电机充电蓄电池的电化学性
（a） 在室温下，选用液体电解质和MSTP-PE时LiFePO4阴极在0.1C的电流密度下初始充放电曲线比照，插图是两充电机充电蓄电池相应的CV曲线；
（b） LiFePO4/MSTP-PE/Li充电机充电蓄电池通过30个循环周期的CV曲线坚持安稳；
（c） LiFePO4/MSTP-PE/Li充电机充电蓄电池在室温下的倍率功用；
（d） LiFePO4/MSTP-PE/Li充电机充电蓄电池在1C时的循环功用，插图是充电机充电蓄电池通过不同循环次数的充放电曲线；
（e） LiFePO4/MSTP-PE/Li充电机充电蓄电池在3C时的循环功用，插图是充电机充电蓄电池通过不同循环次数的充放电曲线。
图. 软包装充电机充电蓄电池的运用
（a） 软包装充电机充电蓄电池的电压检验；
（b） 软包装充电机充电蓄电池通过屡次裁剪后仍能够使LED灯发光；
（c） 软包装充电机充电蓄电池对折后使LED灯发光；
（d） 软包装充电机充电蓄电池通过严峻曲折后使LED灯发光。
【小结】
研讨人员用硅烷封端的聚醚单体,通过交联反应制备了MSTP-PE，然后构建LMBs。由于骨架中具有快速的Li+搬家通道和硅烷基聚合构成的交联网络结构，这种非晶和均匀的MSTP-PE有高的Li 离子电导率，优异的柔性、高的热安稳性以及宽的电化学窗口。这使LiFePO4/MSTP-PE/Li充电机充电蓄电池在不同温度下具有高可逆比容量和优异的循环安稳性。这为展开高功用金属充电机充电蓄电池用的安稳PE供应了新的途径。
由于金属锂的高理论比容量，可充电的充电机充电锂金属蓄电池（LMBs）为高能量密度、长寿命电子器件的能量需求供应了可能。可是，运用液体电解液，有许多坏处阻止了LMBs的进一步展开，尤其是Li枝晶生长引起的安全问题。为了前进LMBs的安全性和循环安稳性，选用聚合物电解质（PE）和无机固体电解质（ISE）能够有用避免液体电解质的泄露和焚烧等问题。比较于ISE对水和氧高敏感性以及与电极的刚性界面接触，PE的不同之处在于有出色的柔性以及对电极有较强的粘附性，因此它被视为完成高功用LMBs的志向选择。
聚氧化乙烯（PEO）是研讨较早且广泛的聚合物电解质，具有许多长处。可是，PEO-PE的锂离子电导率低和电化学安稳窗口窄等问题大大约束了其运用远景。最近报道的聚硅氧烷（PSI）-PE具有高离子电导率，低玻璃化转变温度以及-Si-O-引起的非晶结构，为Li+供应了满足的分散通道。可是大都PSI-PE在室温下是液态/凝胶状，这不利于固态充电机充电蓄电池器件的组装。受PEO-PE 和PSI-PE的启示，研讨人员通过硅烷封端聚醚（MSTP）单体聚合，引入四乙二醇二甲醚（TEGDME），制备了一种具有交联网状结构的无定形硅烷封端聚醚聚合物电解质（MSTP-PE），前进了离子电导率并改善了电极的界面兼容性。
【作用简介】
近来，北京工业大学资料科学与工程学院尉水兵教授（通讯作者）研讨小组通过一种交联的方法制备出改性的硅烷封端聚醚基聚合物电解质。因其具有3D网络结构，在室温下该无定形聚合物电解质有高离子电导率（0.36mS/cm）、高热安稳性（Tm=379℃）、高离子转移数（0.65）、达5V的电化学窗口以及和电极出色的兼容性。该研讨作用以“Amorphous modified silyl-terminated 3D polymer electrolyte for high-performance lithium metal battery”为题宣告在Nano Energy上。
【图文导读】
MSTP-PE的组成
（a）MSTP-PE聚合前后的相片，示意图是MSTP-PE的交联网络结构；
（b）MSTP单体的分子结构和MSTP-PE的聚合进程。
MSTP-PE的表征
（a） MSTP-PE表面和截面的扫描电镜图；
（b） 柔性MSTP-PE的相片；
（c） PEO-PE和 MSTP-PE的XRD比较；
（d） MSTP-PE的TG和DSC曲线。
MSTP-PE的电化学分析
（a） PEO-PE和MSTP-PE的离子电导率随温度改动的联络；
（b） 在10mV极化电位下，Li/MSTP-PE/Li对称充电机充电蓄电池的计时电流图，插图是极化前后的EIS图；
（c） 在室温下经不同老化时间后Li/MSTP-PE/Li对称充电机充电蓄电池的EIS图；
（d）不锈钢作为对电极，在1mV/s的扫描速度下MSTP-PE的线性扫描伏安曲线，插图是在安稳的电化学窗口下，电流密度扩大部分；
（e） 在25℃，分别在0.05 mA /cm2 和0.1 mA/cm2的电流密度下，运用MSTP-PE进行逾越800h 的Li堆积/溶解时的电势图，插图是在不同电流密度下，不同时间段的电势图。
LiFePO4/MSTP-PE/Li 充电机充电蓄电池的电化学性
（a） 在室温下，选用液体电解质和MSTP-PE时LiFePO4阴极在0.1C的电流密度下初始充放电曲线比照，插图是两充电机充电蓄电池相应的CV曲线；
（b） LiFePO4/MSTP-PE/Li充电机充电蓄电池通过30个循环周期的CV曲线坚持安稳；
（c） LiFePO4/MSTP-PE/Li充电机充电蓄电池在室温下的倍率功用；
（d） LiFePO4/MSTP-PE/Li充电机充电蓄电池在1C时的循环功用，插图是充电机充电蓄电池通过不同循环次数的充放电曲线；
（e） LiFePO4/MSTP-PE/Li充电机充电蓄电池在3C时的循环功用，插图是充电机充电蓄电池通过不同循环次数的充放电曲线。
图. 软包装充电机充电蓄电池的运用
（a） 软包装充电机充电蓄电池的电压检验；
（b） 软包装充电机充电蓄电池通过屡次裁剪后仍能够使LED灯发光；
（c） 软包装充电机充电蓄电池对折后使LED灯发光；
（d） 软包装充电机充电蓄电池通过严峻曲折后使LED灯发光。
【小结】
研讨人员用硅烷封端的聚醚单体,通过交联反应制备了MSTP-PE，然后构建LMBs。由于骨架中具有快速的Li+搬家通道和硅烷基聚合构成的交联网络结构，这种非晶和均匀的MSTP-PE有高的Li 离子电导率，优异的柔性、高的热安稳性以及宽的电化学窗口。这使LiFePO4/MSTP-PE/Li充电机充电蓄电池在不同温度下具有高可逆比容量和优异的循环安稳性。这为展开高功用金属充电机充电蓄电池用的安稳PE供应了新的途径。
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