由於其高介面相容性和可加工性,聚合物電解質為構建高安全性準固態電池提供了一種有效的途徑。 然而,室溫下緩慢的離子傳輸嚴重限制了它們的應用。
這裡鄭州大學陳衛華教授團隊提出了一種三角協同策略,通過聚合物鹽、離子液體和富電子新增劑的組合來加速鈉離子傳導。 特別是,PVDF-HFP和NATFSI鹽被用作包含所有組分的框架。 離子液體通過衰減分子力來軟化聚合物鏈,並為離子傳輸提供額外的液體路徑。 結果表明,具有-陽離子相互作用的富電子橙花素促進了NatFSI的解離,有效抑制了EMIMFSI中大陽離子的競爭性遷移,從而降低了離子傳輸的能量勢壘。 這種策略產生了一層薄薄的富含F的介面,以Natfsi鹽分解為主,這使得Na+能夠快速穿過介面。 因此,聚合物電解質在25°C(137 10 3 s cm1) 和 tna+ (079)。組裝好的電池具有可靠的倍率效能和穩定性(200次迴圈,99次)。2%,0.5c),並具有良好的安全效能。
圖1離子傳輸機制
綜上所述,本工作通過三角協同策略成功製備了一種快速鈉導電聚合物電解質,充分利用PVDF-HFP、NATFSI、Saltemm-FSI離子液體和富電子橙花素的優勢,生產出安全穩定的準固態金屬電池。 聚合物電解質有 137 x 10-3s cm-1,tna+ 為 079。組裝好的準固態電池在迴圈200次後表現出良好的倍率效能和迴圈穩定性(容量保持率為99。2%)。結果表明,強陽離子相互作用削弱了EMIM-的遷移能力,充分利用了離子液體的優勢,在穩定的PVDF-HFP和NATFSI框架內提供了額外的傳輸途徑。 因此,該策略也適用於鋰基電池,即本工作為準固態電池聚合物電解質中高階金屬離子的傳導動力學提供了一種新方法。
圖2電池效能
a fast na-ion conduction polymer electrolyte via triangular synergy strategy for quasi-solid-state batteries,angewandte chemie international edition2023 doi: 10.1002/anie.202315076