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为了优化锂离子(Li+)在锂金属电池(LMBs)内的快速转运,采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合和羧酸催化开环聚合(ROP)相结合的一步法在LMBs中原位制备了嵌段共聚物电解质(bcpe)。bcpe平衡了聚醚和聚酯基电解质的Li+配位特性,实现了Li+在spe中的快速迁移。羧酸具有催化氧化ROP和稳定界面的双重作用。此外,LMBs的原位组装确实有效地实现了Li+在电极/电解质界面的高效插层/脱插层。原位组装的Li/BCPE4/LFP在1℃循环400次后仍保持92%的容量,为聚合物电解质的设计提供了新的方向。

图文简介

一步法原位聚合法示意图

bcp一步合成方法分析。(a) BCPs一步合成示意图。(b)一步合成bcp的1H NMR谱(400 MHz, DMSO-d6)。(c) AA和PEGA RAFT聚合的ln([M]0/[M]t)和ε-CL ROP随聚合时间的变化。(d) GPC跟踪bcp随保留时间的变化。(e) Mn和Đ与80℃下一步合成bcp的聚合时间的关系。

(a)原始纤维素和BCPE膜的光学照片和BCPE的制备示意图。(b) BCPEs的TGA曲线。(c) bcpe的DSC曲线(第二次加热循环)。(d)含30 wt % LiTFSI的bcpe离子电导率的温度依赖性。(e) 60℃时不同bcpe的离子电导率和锂离子迁移数比较。(f)不同bcpe在60℃下的线性扫描伏安曲线。

含BCPE1 (a)、BCPE5 (b)、BCPE4和BCPE8 (c)的Li/Li对称电池在0.05 mA cm-2、0.1 mA cm-2、0.15 mA cm-2、0.2 mA cm-2、0.3 mA cm-2和0.05 mA cm-2电流密度下60℃电压分布(d) Li/BCPE4/Li电池在0.1 mA cm-2 (0.3 mAh cm-2)时的循环稳定性。(e)镀锂/分条400 h后与BCPE4组装的Li阳极的SEM图像和C 1s、Li 1s、N 1s和S 2p XPS谱。(f)镀锂/分条400 h后与BCPE8组装的Li阳极的SEM图像和C 1s、Li 1s、N 1s和S 2p XPS谱。

(a) Li+与PEO、PCL的协同机制及LiPAA人工SEI的形成机制示意图。(b) Li/BCPE4/LFP半电池在1℃和2℃下60℃的循环性能。(c) 60℃下,1C条件下不同循环次数下Li/BCPE4/LFP半电池的充放电曲线。60℃下不同电流密度(0.2 C、0.5 C、1 C、2 C、3 C、5 C)下Li/BCPE4/LFP半电池的比容量(d)和充放电曲线(e)。Li/BCPE4/LFP半电池在0.1C、30 oC下的循环性能(f)和充放电曲线(g)。(h) Li/BCPE4/LFP的比容量

30℃下不同电流密度(0.1 C, 0.2 C, 0.5 C和1 C)的半电池。(i) Li/BCPE4/LFP袋式电池的灵活性和安全性评价:电池在正常情况下运行良好。

论文信息

论文题目:One-StepIn SituPolymerization: A Facile Design Strategy for Block Copolymer Electrolytes

通讯作者:王勇、薛志刚

通讯单位:华中科技大学

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