欧美日韩Aa在线直播_自拍青草99视频_日本一线产区和韩国二线_日韩.国产.噢美日韩精品综合观看_亚州四虎精品久久久_曰曰日在线_精品久久久av_精品欧美国产一区二区三区不卡_欧美亚洲日韩_天天ri网_国产精品看片直播_亚洲中文久久久久久精品国产_天天色天天日综合_久久久久久成人免费看A四叶草_丁香六月狠狠综合天香_永久的伊甸园_国产熟妇无码A片AAA毛片视频

搜索:  
湖南工大廖海洋和電子科大張永起課題組合作:聚離子液體基離子凝膠固體電解質(zhì)助力柔性鋰離子電池
2022-06-27  來(lái)源:高分子科技

  隨著電子設(shè)備的日益更新,新一代柔性電子設(shè)備越來(lái)越得到人們的青睞,柔性便攜式電子設(shè)備也迫切需要柔性鋰離子電池(LIBs)的發(fā)展。但鋰離子電池的液態(tài)電解質(zhì)一般為易燃易揮發(fā)的有機(jī)溶劑,存在泄漏、不穩(wěn)定、燃燒等問(wèn)題,其應(yīng)用面臨諸多重大安全威脅。為了有效解決安全威脅,聚合物電解質(zhì)作為一種安全有效的替代品取得了顯著進(jìn)展。聚合物電解質(zhì)具有良好的穩(wěn)定性和與電極的舒適接觸,可以從根本上解決泄漏、揮發(fā)、枝晶生長(zhǎng)等諸多安全問(wèn)題。然而聚合物電解質(zhì)仍是可燃的,在熱失控時(shí)不能保持機(jī)械性能,導(dǎo)致災(zāi)難性的威脅。此外集成于柔性電子設(shè)備內(nèi)的LIB面臨長(zhǎng)期的彎曲形變,誘使器件中的電解質(zhì)萌生疲勞裂紋、分層甚至斷裂的危險(xiǎn)。因此,下一代電解質(zhì)的開(kāi)發(fā)殷切需要阻燃和自修復(fù)能力的新型電解質(zhì),以克服目前由熱/物理誘導(dǎo)的安全危害。


  湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的廖海洋博士聯(lián)合電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院的張永起研究員課題組長(zhǎng)期從事新能源器件的研究工作。致力于通過(guò)超分子化學(xué)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能型聚合物應(yīng)用于儲(chǔ)能器件中。最近,課題組總結(jié)了近年來(lái)自修復(fù)電解質(zhì)在柔性可拉伸儲(chǔ)能器件中的應(yīng)用(Elecrochemica Acta, 2022, 404, 139730.)。該綜述首先針對(duì)如何實(shí)現(xiàn)柔性可拉伸儲(chǔ)能器件的方法,詳細(xì)描述了從構(gòu)型設(shè)計(jì)到基底開(kāi)發(fā)再到整體式電極的設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)(1);為了克服因物理?yè)p傷所誘發(fā)的安全危害和壽命難題,系統(tǒng)講述了基于外援型自修復(fù)和本征型自修復(fù)的基本原理(2),最后總結(jié)了近期基于自修復(fù)基本原理的純固態(tài)自修復(fù)電解質(zhì)、凝膠態(tài)自修復(fù)電解質(zhì)和復(fù)合自修復(fù)電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和在柔性可拉伸儲(chǔ)能器件中的應(yīng)用。

 

獲得柔性可拉伸儲(chǔ)能器件方法示意圖(圖片來(lái)源:Elctrochim. Acta


 自修復(fù)基本原理:(a) 膠囊型自修復(fù)過(guò)程; (b) 血管型自修復(fù)過(guò)程; (c) 本征型自修復(fù)過(guò)程(圖片來(lái)源:Elctrochim. Acta


  此外,最近該課題組在阻燃功能型電解質(zhì)設(shè)計(jì)方面還報(bào)道了一種具有乙烯基和氨基雙功能的咪唑離子液體(VIm-NH2 [TFSI]),進(jìn)一步與環(huán)氧接枝化的籠型環(huán)氧多面體寡聚倍半硅氧烷(EP-POSS)共混并通過(guò)光聚合制備出具有雙重交聯(lián)體系的POSS雜化聚離子液體離子凝膠電解質(zhì)(POSS-CPIL,J. Power Sources, 542, 15, 231766.)。 


3 POSS-CPIL的合成示意圖:(a) 乙烯基和氨基雙功能的咪唑離子液體的制備; (b) 雜化交聯(lián)體系(POSS-CPIL)聚離子液體離子凝膠電解質(zhì)的制備(圖片來(lái)源:J. Power Sources


  其中,通過(guò)將1-丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲烷磺酰)亞胺(BMIm [TFSI])限制在由共價(jià)交聯(lián)體系(丙烯酸正丁酯(BA)、聚乙二醇雙丙烯酸酯(PEGDA)、VIm-NH2 [TFSI]所攜帶的碳碳雙鍵)和官能團(tuán)交聯(lián)體系(VIm-NH2EP-POSS)所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中(如圖3)。該電解質(zhì)體系中,硬段(POSS結(jié)構(gòu))和軟段(PBA)的協(xié)同作用賦予了離子凝膠強(qiáng)大的力學(xué)性能(抗拉強(qiáng)度高達(dá)2.5 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率接近90%),從而使其可任意彎曲、扭曲和折疊。由于存在不易燃的POSS結(jié)構(gòu)和幾乎不揮發(fā)的咪唑基離子液體,離子凝膠電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性可達(dá)360℃,并表現(xiàn)出理想的阻燃性能。PEGDA鏈提供了良好的離子傳導(dǎo)通道,表現(xiàn)出高達(dá)2.5 mS cm-1離子電導(dǎo)率。采用POSS-CPIL組裝的半電池4C下表現(xiàn)出100 mAh g-1的高可逆容量,在0.2 C200次循環(huán)后仍保持初始放電容量的98%(圖4)。 


4 POSS-CPIL的熱穩(wěn)定性與電化學(xué)性能研究:(a) 熱穩(wěn)定性; (b) 機(jī)械性能;(c) 阻燃性; (d-f) 電解質(zhì)電化學(xué)性能; (g-i) 電解質(zhì)的電池應(yīng)用性能(圖片來(lái)源:J. Power Sources


  此外,用POSS-CPIL組裝的軟包可以成功地為手機(jī)充電,并且在電池暴露在空氣中也能持續(xù)穩(wěn)定地供電,表明POSS-CPIL在高安全柔性電子器件方面具有潛在的應(yīng)用前景(圖5。


5 POSS-CPIL的軟包應(yīng)用情況(圖片來(lái)源:J. Power Sources


  綜上,離子凝膠電解質(zhì)可通過(guò)雜化網(wǎng)絡(luò)的形成以及引入POSS結(jié)構(gòu)的物質(zhì)平衡了固態(tài)電解質(zhì)中電化學(xué)性能與機(jī)械性能的矛盾。此外,離子液體被限制在多面體寡聚倍半硅氧烷和PEGDA雜化交聯(lián)聚(離子液體)離子凝膠(POSS-CPIL)中,實(shí)現(xiàn)了阻燃并有效提高了電解質(zhì)的靈活性,這對(duì)后期探尋高性能聚合物電解質(zhì)體系有著重要意義。


  原文鏈接:

  1.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013468621020144

  2.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775322007583?dgcid=author

  原文作者:

  1. Haiyang Liao, Wenzhao Zhong, Ting Li, Jieling Han, Xiao Sun, Xili Tong, Yongqi Zhang

  2. Xianhong Che, Ling Liang, Weida Hua, Haiyang Liao and Yongqi Zhang

版權(quán)與免責(zé)聲明:中國(guó)聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章?锘蛎襟w如需轉(zhuǎn)載,請(qǐng)聯(lián)系郵箱:info@polymer.cn,并請(qǐng)注明出處。
(責(zé)任編輯:xu)
】【打印】【關(guān)閉

誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞