充電機(jī)充電鋰電池中電解質(zhì)界面和電池性能的電極關(guān)系剖析
2017-8-27 10:07:13??????點(diǎn)擊：
【導(dǎo)言】
現(xiàn)如今充電機(jī)充電鋰離子蓄電池已不能滿意電動車等實(shí)踐使用的高容量需求，而充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的容量遠(yuǎn)高于石墨電極可達(dá)3860mA h/g，因而充電機(jī)充電鋰離子蓄電池最近在企業(yè)和學(xué)術(shù)界都受到了極大地重視。固態(tài)聚合物電解質(zhì)因?yàn)槠洳灰追贌揖哂蟹浅?yōu)異地鋰枝晶成長阻力而成為充電機(jī)充電鋰離子蓄電池抱負(fù)的電解質(zhì)，其具有柔性、質(zhì)輕、電化學(xué)性質(zhì)安穩(wěn)而且制備簡略等長處，比方PEO資料等已經(jīng)廣泛使用于固態(tài)聚合物電解質(zhì)體系中。但是，因?yàn)殡s亂的充電機(jī)充電蓄電池體系和聚合物資料的問題，制備高容量和長循環(huán)壽數(shù)的全固態(tài)聚合物充電機(jī)充電鋰離子蓄電池仍是一個巨大的挑戰(zhàn)。
【效果簡介】
近日，德雷塞爾大學(xué)Christopher Y. Li教授和華南理工大學(xué)潘其維老師（一起通訊）以“Correlating Electrode–Electrolyte Interface and Battery Performance in Hybrid Solid Polymer Electrolyte-Based Lithium Metal Batteries”為題在Advanced Energy Materials上發(fā)表文章報導(dǎo)了一系列用于充電機(jī)充電鋰離子蓄電池LiFePO4基正極取舍規(guī)劃的混合固態(tài)聚合物電解質(zhì)，其充電機(jī)充電鋰離子蓄電池在60℃和90℃一起具有優(yōu)異地倍率功能和長的循環(huán)壽數(shù)。一系列混合固態(tài)聚合物電解質(zhì)中可控的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供了一個用于研討固態(tài)聚合物電解質(zhì)性質(zhì)和鋰金屬功能之間聯(lián)系的體系模式；說明聚合物充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的循環(huán)壽數(shù)與固態(tài)聚合物電解質(zhì)（SPE）-Li界面的離子導(dǎo)電性有著親近的聯(lián)系，充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的功能能與分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也有這更深層次的相關(guān)。
【圖文簡介】
一 交聯(lián)SPEs制備道路及四種SPEs離子導(dǎo)電性和模量的聯(lián)系
a) 交聯(lián)SPEs制備道路；
b) 四種SPEs在90℃下，離子導(dǎo)電性和模量的聯(lián)系。
圖二 充電機(jī)充電蓄電池負(fù)極外表SEM和充電機(jī)充電蓄電池的CV測驗(yàn)
a) 充電機(jī)充電蓄電池負(fù)極外表SEM圖像，內(nèi)部是負(fù)極在不銹鋼墊片上的照片；
b) LiFePO4 |POSS-4PEG2K|Li充電機(jī)充電蓄電池在90℃下的CV測驗(yàn)，掃速為1mV/s。
三 充電機(jī)充電鋰離子蓄電池電化學(xué)功能表征
a,c,e,g) 不同充電機(jī)充電鋰離子蓄電池電容和庫倫功率分別與循環(huán)圈數(shù)的聯(lián)系；
b,d,f,h) 在90℃，C/2電流密度下，不同循環(huán)圈數(shù)時充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的電壓散布。
四 LiFePO4 |POSS-2PEG6K|Li充電機(jī)充電蓄電池在60℃下的功能表征
a) 不同倍率下充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的充放電測驗(yàn)；
b) C/2電流密度下進(jìn)行恒電流循環(huán)測驗(yàn)，電容和庫倫功率與與循環(huán)圈數(shù)的聯(lián)系；
c) C/2電流密度下進(jìn)行恒電流循環(huán)測驗(yàn)，不同循環(huán)圈數(shù)充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的電壓散布；
d) 放電電容與放電速率聯(lián)系圖，O 代表本文章作業(yè), □ 代表單粒子三嵌段共聚物， × 代表Ta摻雜Li7La3Zr2O12，Δ 代表65℃下測驗(yàn)的PEO16-LiClO4-8% ZnAl2O4 ，綠色菱形代表原位納米二氧化硅上的PEO8-LiClO4-10% 。
五 充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的EIS圖和SEM表征
a,b) 充電機(jī)充電鋰離子蓄電池在90℃， C/2速率下循環(huán)300圈前和循環(huán)后的能奎斯特曲線；
c,d) 原始鋰金屬的SEM圖；
e,f) LiFePO4 |POSS-4PEG2K|Li充電機(jī)充電蓄電池鋰正極在90℃， C/2速率下循環(huán)300圈后的SEM圖。
六 LiFePO4 |POSS-4PEG2K|Li充電機(jī)充電蓄電池鋰正極XPS表征
a-j) LiFePO4 |POSS-4PEG2K|Li充電機(jī)充電蓄電池鋰正極在90℃， C/2速率下循環(huán)300圈后的XPS表征，左面是正極的外表信號，右邊是在氬離子槍在1KV電壓下濺射1min的外表信號。
七 充電機(jī)充電鋰離子蓄電池功能與離子導(dǎo)電性的聯(lián)系
a) 充電機(jī)充電鋰離子蓄電池在90℃， C/2速率下的循環(huán)壽數(shù)和體相離子導(dǎo)電性和固態(tài)聚合物電解質(zhì)模量系數(shù)的聯(lián)系；
b) 充電機(jī)充電鋰離子蓄電池在90℃， C/2速率下的循環(huán)壽數(shù)和Li-SPE界面離子導(dǎo)電性的聯(lián)系。
【小結(jié)】
該作業(yè)研討了一系列用于LiFePO4 /Li充電機(jī)充電蓄電池的電解質(zhì)，其電解質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是POSS作為交聯(lián)劑的交聯(lián)混合固態(tài)聚合物，制備得到的充電機(jī)充電鋰離子蓄電池在適中的溫度范圍內(nèi)（60-90℃）具有優(yōu)異地電容和長的循環(huán)壽數(shù)（>300圈，90℃循環(huán)300圈后Cp=136mAh/g）。本研討中充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的優(yōu)異功能歸因于固態(tài)聚合物電解質(zhì)共同的固有性質(zhì)，包含杰出的機(jī)械功能和離子電導(dǎo)性，而且優(yōu)異的電極-電解質(zhì)界面能夠滿意固態(tài)聚合物電解質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)。其間，Li-SPE界面的SEI具有高離子導(dǎo)電性，因而在負(fù)極和固態(tài)聚合物電解質(zhì)之間沒有顯著的界面。
該作業(yè)第一次報導(dǎo)了Li-SPE界面的離子導(dǎo)電性與充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的循環(huán)壽數(shù)嚴(yán)密相關(guān)，而不是固態(tài)聚合物電解質(zhì)的體相離子導(dǎo)電性和模量系數(shù)相關(guān)。四種固態(tài)聚合物電解質(zhì)體系的SEI性質(zhì)和分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相關(guān)，證明了在混合結(jié)構(gòu)中調(diào)控交聯(lián)密度和篩孔尺度的重要性。一起，該研討有望說明規(guī)劃高功能充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的新式固態(tài)聚合物電介質(zhì)。
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