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北大夏定國教授團(tuán)隊(duì),又一Nature子刊!
來源: 時(shí)間:2024-04-01 14:50:58 瀏覽:2726次

第一作者:Hangchao Wang

通訊作者:夏定國教授、王雪鋒特聘研究員

通訊單位:北京大學(xué)、中國科學(xué)院物理研究所

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-46883-8.



研究背景



對比鋰離子電池(LIBs),基于液態(tài)電解質(zhì)的鋰金屬電池(LMBs)具有更高的能量密度,但鋰枝晶生長引起的內(nèi)部短路存在嚴(yán)重的安全隱患。基于固體電解質(zhì)的LMBs具有高能量密度和高安全性,但存在離子電導(dǎo)率低和界面接觸差等問題。凝膠聚合物電解質(zhì)由于其提高了安全性,降低了固體電解質(zhì)和電極之間的界面阻抗,并且與“卷對卷”LMBs制造工藝兼容而引起了廣泛的關(guān)注。為提高富鋰錳基氧化物正極與電解質(zhì)之間的界面穩(wěn)定性,有必要開發(fā)新型聚合物電解質(zhì)。基于此,北京大學(xué)夏定國教授和中國科學(xué)院物理研究所王雪鋒特聘研究員等人報(bào)道了一種新型的三嵌段共聚物,即由丙烯腈(AN)、馬來酸酐(MA)和碳酸乙烯酯(VC)組成的共聚物穩(wěn)定劑(記為PVCA),并將其與聚偏氟乙烯-共六氟丙烯(PVFH)基體共混,制成了一種新型的高壓凝膠聚合物電解質(zhì)(記為PVFH-PVCA)。



文章要點(diǎn)



1、由于腈基、酯基和酸酐基的組合功能,該體系具有高離子電導(dǎo)率和強(qiáng)抗氧化潛力。重要的是,PVCA中強(qiáng)大的極性基團(tuán)與PVFH相互作用,促進(jìn)了高密度糾纏結(jié)構(gòu)的形成,有效提高了凝膠聚合物電解質(zhì)的機(jī)械性能,導(dǎo)致令人驚訝的抗拉強(qiáng)度達(dá)到19.83 MPa。

2、以富鋰錳基材料為正極,鋰金屬為負(fù)極組裝的PVFH-PVCA電解質(zhì)基電池具有長循環(huán)壽命和高放電容量的特點(diǎn)。在LiCoO2(LCO)||Li、LiFePO4(LFP)||Li和LiNi0.95Co0.05O2(NC95)||Li電池中也實(shí)現(xiàn)了類似的改進(jìn),證明了PVFH-PVCA作為一種有前景的聚合物電解質(zhì)的普遍適用性。其中,Li||Li對稱電池在8 mA cm-2下穩(wěn)定循環(huán)超過4500 h。PVCA提供了高比容量和優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性,400次循環(huán)后容量保持84.7%。Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2(LMNCO)||PVFH-PVCA||Li全電池在1 C(4.8 V截止電壓)下達(dá)到125次循環(huán),放電容量穩(wěn)定在~2.5 mAh cm-2



圖文展示



1.基于PVFH-PVCA聚合物電解質(zhì)的高性能鋰電池

2. PVFH-PVCA聚合物電解質(zhì)的表征

3. PVFH-PVCA電解質(zhì)的性能

4.界面Li沉積行為的SEM研究

圖5. Li||Li對稱電池的表征

6.采用LMNCO極和不同電解質(zhì)的LMBs的電化學(xué)性

7.具有不同正極和不同電解質(zhì)的LMBs的電化學(xué)性能

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全部 3小時(shí)前 四川
文字是人類用符號記錄表達(dá)信息以傳之久遠(yuǎn)的方式和工具。現(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達(dá)的方式和思維不同。文字使人類進(jìn)入有歷史記錄的文明社會(huì)。
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