abstrakt

In dieser Studie, wurde ein Lithiumionen leitendes polymerisiertes ionisches flüssiges Pentablock-Terpolymer (PILPTP) als ein untersucht Batterie Elektrolyt (xiamen tmaxcn inc.) für Lithium-Ionen-Batterien. das ABCBA-Pentablock-Terpolymer, Poly(tbs-b-ep-b-ms-b-ep-b-tbs) (tbs u003d tert-Butylstyrol; EP u003d Ethylen-r-Propylen). ; MS u003d 4-Methylstyrol), wurde bromiert und quaternisiert, um zwei verschiedene Kationen (Methylimidazolium und Methylpyrrolidinium) kovalent an den C-Block zu binden, und anschließend einem Ionenaustausch unterzogen, um zwei verschiedene tfsi-ausgetauschte Pilptps zu bilden (mpyr-tfsi und mim-tfsi; TFSI u003d Bis(trifluormethan)sulfonimid). freistehende, mechanisch stabile, transparente SPE-Filme wurden mit mpyr-tfsi und mim-tfsi hergestellt, die 1 M litfsi/ionische Flüssigkeit (IL) enthielten (IL u003d emim-tfsi oder PYR14-TFSI; emim u003d 1-Ethyl-3-methylimidazolium, PYR14 u003d 1-Butyl-1-methylpyrrolidinium), bezeichnet als mpyr-tfsi+li-tfsi/pyr14-tfsi und mim-tfsi+li -tfsi/emim-tfsi. beide Spes zeigen vielversprechende Ionenleitfähigkeiten,elektrochemische Stabilitäten, und Stripping- und Plattierungsstabilitäten. insbesondere, besaß die mim-tfsi+litfsi/emim-tfsi SPE eine Ionenleitfähigkeit von 0.1 ms c m-1 bei 28° C; die mpyrtfsi+li-tfsi/pyr14-tfsi-SPE besaß ein elektrochemisches Stabilitätsfenster von 4.2 V gegenüber li/li+ bei Raumtemperatur; Das mpyr-tfsi+li-tfsi/pyr14-tfsi SPE zeigte stabile Stripping- und Plattierungs-Überspannungsprofile über 500 Zyklen bei 70° C. diese Ergebnisse demonstrieren die Machbarkeit eines PIL-Multiblockpolymers als SPE für Lithium-Ionen-Batterien.

Stichworte: Multiblockpolymer; ionische Flüssigkeit; Batterie

2. experimentell

2.1. Materialien

Bis(trifluormethan)sulfonimidlithiumsalz (li-tfsi, 99.95%), und Lithiumband (0.38 mm

× 23 mm, 99.9 %) wurden verwendet, wie von Sigma-Aldrich. 1-Ethyl-3-methylimidazoliumbis(trifluormethylsulfonyl)imid (emim-tfsi, 99 %, iolitec) und erhalten 1-Butyl-1-methylpyrrolidinium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid (PYR14-TFSI, 99 %, Iolitec) wurden 24 h unter dynamischem Vakuum getrocknet und unter Argon gelagert Vakuum Handschuhfach (xiamen tmaxcn inc.) vor Gebrauch. leitfähige kohlenstoffbeschichtete Aluminiumfolie (0.05 mg cm-2), Münzzellengehäuse mit O-Ringen für die Batterieforschung, Edelstahl-Abstandshalter für CR2032-Zellen (15.5 mm Durchmesser× 0.5 mm Dicke, 15.5 mm Durchmesser× 0.2 mm Dicke), und Wellenfedern aus rostfreiem Stahl für CR2032-Gehäuse wurden verwendet, wie sie von Xiamen TMAX Battery Equipments Limited.Mylar PET Release Liner Substrates (Klasse 26965, 0.0762 mm) erhalten wurden. wurden wie von LOPAREX. deionisiertes Wasser mit einem spezifischen Widerstand > 18 m verwendetΩ cm wurde entsprechend verwendet.

2.4. elektrochemische Tests

Alle elektrochemischen Testzellen wurden in einer mit Argon gespülten Handschuhbox vorbereitet und zusammengebaut (sowohl Wasser- als auch Sauerstoffkonzentrationen < 5 ppm). Ionenleitfähigkeit und lineare Voltammetrie wurden mit einem Impedanzanalysator (Solartron 1260) und Potentiostat/Galvanostat gemessen (Solartron 1287), bzw.. Eine Zwei-Elektroden-Zelle wurde für Ionenleitfähigkeitsmessungen verwendet,, wobei Spes zwischen zwei festen Blockierungselektroden aus rostfreiem Stahl angeordnet waren (Oberfläche u003d 1.2161± 0.0015 cm2) innerhalb einer verschließbaren, maßgefertigten Telfon-Zelle [28. Impedanzscans (Nyquist-Plots) wurden bei einer Amplitude von 10 mV über einen Frequenzbereich von 1 MHz bis 1 Hz bei Leerlaufpotential bei einer Temperatur gemessen Bereich von 28 bis 105° C gesteuert durch Heizband (briskheat; xtremeflexsdc) und einen digitalen Temperaturregler mit Typ Thermoelement (Modell 650, OMEGA). spes wurden für mindestens 1.5 h bei jeder Temperatur äquilibriert. die Ionenleitfähigkeit wurde unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet: u003d L/AR, wobei L und A die Dicke bzw. die Querschnittsfläche der SPE, ist; Widerstand, R, wurde aus der Halbkreisregression des hohen x-Achsenabschnitts aus dem Nyquist-Diagramm bestimmt.

Die elektrochemische Stabilität wurde mittels linearer Sweep-Voltammetrie (LSV) mit leitfähigem Kohlenstoff als Arbeitselektrode und Lithiummetall als Gegen- und Referenzelektroden. der Testzelle bestimmt

wurde in einer mit Argon gefüllten Handschuhbox zusammengebaut, indem die SPE-Filme zwischen Lithiumband (Gegen- und Referenzelektrode , 12 mm Durchmesser) und leitfähiger Kohlenstoffelektrode (Arbeitselektrode , 12 mm Durchmesser) in einer CR2032-Knopfzelle . angeordnet wurden zusätzliche Tropfen von 1.0 M litfsi/il (80 mg) wurden jeder Elektrode während des Zusammenbaus hinzugefügt, um den Kontakt zwischen den Elektroden zu verbessern, und SPE.-Zellen wurden dann zweimal unter Verwendung eines Elektrogeräts gepresst Knopfzellen-Crimper . die Zelle wurde bei einer Spannungsrate von 1 mV s-1 von -1 bis 6 V (vs. li/li+) bei Umgebungstemperatur untersucht.

die SPE-Zyklierbarkeit und -Stabilität mit Lithiummetall wurde bewertet unter Verwendung von a Batterietester (xiamen tmaxcn inc.) durch Abziehen und Plattieren. wurde die Testzelle zusammengebaut, indem die Lithiumionen leitende SPE zwischen zwei Lithiumbändern (12 mm Durchmesser.) angeordnet wurde, wobei ein ähnlicher Montageprozess wie oben beschrieben. symmetrische Lithiummetall/spe/Lithiummetall-Zellen verwendet wurde wurden unter konstantem Strom (0.02 ma cm-2, umgekehrte Polarisierung alle 1h) bei 70 untersucht° C gesteuert durch eine Temperaturkammer (MTC-020, MACCOR). Impedanzscans wurden mit einem Impedanzanalysator jeden 10. Polarisationszyklus bei 10 mV Amplitude in einem Frequenzbereich von 100 kHz bis 1 Hz aufgenommen.