高功用充電機充電鋰金屬蓄電池的無定形硅烷封端聚醚3D結構聚合物電解質是什么資料？
2017-10-21 10:53:20??????點擊：
【導語】
由于金屬鋰的高理論比容量，可充電的充電機充電鋰金屬蓄電池（LMBs）為高能量密度、長壽命電子器件的能量需求供應了可能。可是，運用液體電解液，有許多壞處阻止了LMBs的進一步展開，尤其是Li枝晶生長引起的安全問題。為了前進LMBs的安全性和循環安穩性，選用聚合物電解質（PE）和無機固體電解質（ISE）能夠有用避免液體電解質的泄露和焚燒等問題。比較于ISE對水和氧高敏感性以及與電極的剛性界面接觸，PE的不同之處在于有出色的柔性以及對電極有較強的粘附性，因此它被視為完成高功用LMBs的志向選擇。
聚氧化乙烯（PEO）是研討較早且廣泛的聚合物電解質，具有許多長處。可是，PEO-PE的鋰離子電導率低和電化學安穩窗口窄等問題大大約束了其運用遠景。最近報道的聚硅氧烷（PSI）-PE具有高離子電導率，低玻璃化轉變溫度以及-Si-O-引起的非晶結構，為Li+供應了滿足的分散通道。可是大都PSI-PE在室溫下是液態/凝膠狀，這不利于固態充電機充電蓄電池器件的組裝。受PEO-PE 和PSI-PE的啟示，研討人員通過硅烷封端聚醚（MSTP）單體聚合，引入四乙二醇二甲醚（TEGDME），制備了一種具有交聯網狀結構的無定形硅烷封端聚醚聚合物電解質（MSTP-PE），前進了離子電導率并改善了電極的界面兼容性。
【作用簡介】
近來，北京工業大學資料科學與工程學院尉水兵教授（通訊作者）研討小組通過一種交聯的方法制備出改性的硅烷封端聚醚基聚合物電解質。因其具有3D網絡結構，在室溫下該無定形聚合物電解質有高離子電導率（0.36mS/cm）、高熱安穩性（Tm=379℃）、高離子轉移數（0.65）、達5V的電化學窗口以及和電極出色的兼容性。該研討作用以“Amorphous modified silyl-terminated 3D polymer electrolyte for high-performance lithium metal battery”為題宣告在Nano Energy上。
【圖文導讀】
MSTP-PE的組成
（a）MSTP-PE聚合前后的相片，示意圖是MSTP-PE的交聯網絡結構；
（b）MSTP單體的分子結構和MSTP-PE的聚合進程。
MSTP-PE的表征
（a） MSTP-PE表面和截面的掃描電鏡圖；
（b） 柔性MSTP-PE的相片；
（c） PEO-PE和 MSTP-PE的XRD比較；
（d） MSTP-PE的TG和DSC曲線。
MSTP-PE的電化學分析
（a） PEO-PE和MSTP-PE的離子電導率隨溫度改動的聯絡；
（b） 在10mV極化電位下，Li/MSTP-PE/Li對稱充電機充電蓄電池的計時電流圖，插圖是極化前后的EIS圖；
（c） 在室溫下經不同老化時間后Li/MSTP-PE/Li對稱充電機充電蓄電池的EIS圖；
（d）不銹鋼作為對電極，在1mV/s的掃描速度下MSTP-PE的線性掃描伏安曲線，插圖是在安穩的電化學窗口下，電流密度擴大部分；
（e） 在25℃，分別在0.05 mA /cm2 和0.1 mA/cm2的電流密度下，運用MSTP-PE進行逾越800h 的Li堆積/溶解時的電勢圖，插圖是在不同電流密度下，不同時間段的電勢圖。
LiFePO4/MSTP-PE/Li 充電機充電蓄電池的電化學性
（a） 在室溫下，選用液體電解質和MSTP-PE時LiFePO4陰極在0.1C的電流密度下初始充放電曲線比照，插圖是兩充電機充電蓄電池相應的CV曲線；
（b） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機充電蓄電池通過30個循環周期的CV曲線堅持安穩；
（c） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機充電蓄電池在室溫下的倍率功用；
（d） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機充電蓄電池在1C時的循環功用，插圖是充電機充電蓄電池通過不同循環次數的充放電曲線；
（e） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機充電蓄電池在3C時的循環功用，插圖是充電機充電蓄電池通過不同循環次數的充放電曲線。
圖. 軟包裝充電機充電蓄電池的運用
（a） 軟包裝充電機充電蓄電池的電壓檢驗；
（b） 軟包裝充電機充電蓄電池通過屢次裁剪后仍能夠使LED燈發光；
（c） 軟包裝充電機充電蓄電池對折后使LED燈發光；
（d） 軟包裝充電機充電蓄電池通過嚴峻曲折后使LED燈發光。
【小結】
研討人員用硅烷封端的聚醚單體,通過交聯反應制備了MSTP-PE，然后構建LMBs。由于骨架中具有快速的Li+搬家通道和硅烷基聚合構成的交聯網絡結構，這種非晶和均勻的MSTP-PE有高的Li 離子電導率，優異的柔性、高的熱安穩性以及寬的電化學窗口。這使LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機充電蓄電池在不同溫度下具有高可逆比容量和優異的循環安穩性。這為展開高功用金屬充電機充電蓄電池用的安穩PE供應了新的途徑。
由于金屬鋰的高理論比容量，可充電的充電機充電鋰金屬蓄電池（LMBs）為高能量密度、長壽命電子器件的能量需求供應了可能。可是，運用液體電解液，有許多壞處阻止了LMBs的進一步展開，尤其是Li枝晶生長引起的安全問題。為了前進LMBs的安全性和循環安穩性，選用聚合物電解質（PE）和無機固體電解質（ISE）能夠有用避免液體電解質的泄露和焚燒等問題。比較于ISE對水和氧高敏感性以及與電極的剛性界面接觸，PE的不同之處在于有出色的柔性以及對電極有較強的粘附性，因此它被視為完成高功用LMBs的志向選擇。
聚氧化乙烯（PEO）是研討較早且廣泛的聚合物電解質，具有許多長處。可是，PEO-PE的鋰離子電導率低和電化學安穩窗口窄等問題大大約束了其運用遠景。最近報道的聚硅氧烷（PSI）-PE具有高離子電導率，低玻璃化轉變溫度以及-Si-O-引起的非晶結構，為Li+供應了滿足的分散通道。可是大都PSI-PE在室溫下是液態/凝膠狀，這不利于固態充電機充電蓄電池器件的組裝。受PEO-PE 和PSI-PE的啟示，研討人員通過硅烷封端聚醚（MSTP）單體聚合，引入四乙二醇二甲醚（TEGDME），制備了一種具有交聯網狀結構的無定形硅烷封端聚醚聚合物電解質（MSTP-PE），前進了離子電導率并改善了電極的界面兼容性。
【作用簡介】
近來，北京工業大學資料科學與工程學院尉水兵教授（通訊作者）研討小組通過一種交聯的方法制備出改性的硅烷封端聚醚基聚合物電解質。因其具有3D網絡結構，在室溫下該無定形聚合物電解質有高離子電導率（0.36mS/cm）、高熱安穩性（Tm=379℃）、高離子轉移數（0.65）、達5V的電化學窗口以及和電極出色的兼容性。該研討作用以“Amorphous modified silyl-terminated 3D polymer electrolyte for high-performance lithium metal battery”為題宣告在Nano Energy上。
【圖文導讀】
MSTP-PE的組成
（a）MSTP-PE聚合前后的相片，示意圖是MSTP-PE的交聯網絡結構；
（b）MSTP單體的分子結構和MSTP-PE的聚合進程。
MSTP-PE的表征
（a） MSTP-PE表面和截面的掃描電鏡圖；
（b） 柔性MSTP-PE的相片；
（c） PEO-PE和 MSTP-PE的XRD比較；
（d） MSTP-PE的TG和DSC曲線。
MSTP-PE的電化學分析
（a） PEO-PE和MSTP-PE的離子電導率隨溫度改動的聯絡；
（b） 在10mV極化電位下，Li/MSTP-PE/Li對稱充電機充電蓄電池的計時電流圖，插圖是極化前后的EIS圖；
（c） 在室溫下經不同老化時間后Li/MSTP-PE/Li對稱充電機充電蓄電池的EIS圖；
（d）不銹鋼作為對電極，在1mV/s的掃描速度下MSTP-PE的線性掃描伏安曲線，插圖是在安穩的電化學窗口下，電流密度擴大部分；
（e） 在25℃，分別在0.05 mA /cm2 和0.1 mA/cm2的電流密度下，運用MSTP-PE進行逾越800h 的Li堆積/溶解時的電勢圖，插圖是在不同電流密度下，不同時間段的電勢圖。
LiFePO4/MSTP-PE/Li 充電機充電蓄電池的電化學性
（a） 在室溫下，選用液體電解質和MSTP-PE時LiFePO4陰極在0.1C的電流密度下初始充放電曲線比照，插圖是兩充電機充電蓄電池相應的CV曲線；
（b） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機充電蓄電池通過30個循環周期的CV曲線堅持安穩；
（c） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機充電蓄電池在室溫下的倍率功用；
（d） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機充電蓄電池在1C時的循環功用，插圖是充電機充電蓄電池通過不同循環次數的充放電曲線；
（e） LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機充電蓄電池在3C時的循環功用，插圖是充電機充電蓄電池通過不同循環次數的充放電曲線。
圖. 軟包裝充電機充電蓄電池的運用
（a） 軟包裝充電機充電蓄電池的電壓檢驗；
（b） 軟包裝充電機充電蓄電池通過屢次裁剪后仍能夠使LED燈發光；
（c） 軟包裝充電機充電蓄電池對折后使LED燈發光；
（d） 軟包裝充電機充電蓄電池通過嚴峻曲折后使LED燈發光。
【小結】
研討人員用硅烷封端的聚醚單體,通過交聯反應制備了MSTP-PE，然后構建LMBs。由于骨架中具有快速的Li+搬家通道和硅烷基聚合構成的交聯網絡結構，這種非晶和均勻的MSTP-PE有高的Li 離子電導率，優異的柔性、高的熱安穩性以及寬的電化學窗口。這使LiFePO4/MSTP-PE/Li充電機充電蓄電池在不同溫度下具有高可逆比容量和優異的循環安穩性。這為展開高功用金屬充電機充電蓄電池用的安穩PE供應了新的途徑。
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