​AEM:固体增塑剂结合PEO基聚合物电解质助力高可靠性锂金属电池

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为了应对固态聚合物电解质所带来的挑战,阻燃性有机离子塑料晶体(OIPC)已被用作复合聚合物电解质(CPE)中的固体增塑剂。

​AEM:固体增塑剂结合PEO基聚合物电解质助力高可靠性锂金属电池

图1材料制备及表征

韩国大邱庆北科学技术院Eunhui Kim、Hasan Jamal、Injun Jeon、Jae Hyun Kim、庆北大学Sang-Eun Chun等采用1-丁基-2,3-二甲基咪唑溴化物(BMI-Br)作为有机离子塑料晶体(OIPC)材料。具体而言,BMI-Br和LiTFSI先在乙腈(ACN)有机溶剂中混合一段时间,阴离子交换在这种混合中发生,结果TFSI- 取代BMI-Br中的Br-。因此,形成了BMI-TFSI和Li-Br。在这里,BMI-TFSI起着离子液体的作用,而Li-Br则起着盐的作用。

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图2BMI-Br-10的电化学性质

研究显示,BMI-Br含量为10%(BMI-Br-10 CPE)具有显著的离子导电性(σ = 2.34×10-3 S cm-1,30℃)、宽电压窗口(高达4.57 V)和阻燃性。采用BMI-Br-10 CPE的对称锂电池在100 µA cm-2和300 µA cm-2下的稳定循环时间分别为800小时和500小时,且无明显的过电位击穿。

此外,在60℃下,基于BMI-Br-10 CPE 的LiFePO4/BMI-Br-10/Li电池在1C下显示出146.9 mAh g-1 的初始容量、以及循环300次后99.7%的容量保持率和99.5%的高库仑效率。

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图3. 电化学性能研究

Functionality of 1-Butyl-2,3-Dimethylimidazolium Bromide (BMI-Br) as a Solid Plasticizer in PEO-Based Polymer Electrolyte for Highly Reliable Lithium Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301674

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