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聚合物

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复合聚合物电解质有助于改善锂离子电池

传导机制
传导机制

固态电解质,例如由陶瓷-聚合物复合材料制成的电解质,有望成为下一代锂离子电池液体电解质的替代品,它更安全,更稳定。然而,存在的问题是这些复合材料以高的重量比附聚,这不利地影响了它们的良好的离子传导性。一个新的由陶瓷纳米填充物组成的3D互连框架,使用不聚集的纳米结构水凝胶模板制成,可以帮助克服这些问题。

“包含陶瓷纳米填料和聚合物基体的陶瓷-聚合物复合电解质的机械和热稳定性以及离子电导率均优于纯聚合物电解质,”解释说 于桂华 德克萨斯大学奥斯汀分校的研究负责人。 “但是,当这些复合材料以高重量比聚集成团时,这些材料中的离子传导途径变得不连续。这是因为纳米填料中的渗透网络恶化。

“在这项新工作中,我们使用简单的纳米结构水凝胶模板技术制造了由陶瓷纳米填料组成的3D互连框架。框架提供了防止纳米填料聚集的连续离子传导路径。它还具有出色的导电性和电化学稳定性。”

3D LLTO框架

Yu及其同事通过聚合物(聚环氧乙烷),水和陶瓷前体(Li0.350.55二氧化钛3,或LLTO)。纳米尺寸的陶瓷颗粒相互连接形成独立的连续3D多孔结构。

“一旦形成了自支撑的陶瓷骨架,我们就会用聚合物填充孔隙,以制备聚合物电解质,” Yu说道。 nanotechweb.org。 “与传统的复合材料不同,传统的复合材料是在聚合物基质中分散和分离颗粒,而纳米结构框架则充当3D纳米填料,然后可以在聚合物和陶瓷之间形成连续的中间相。如上所述,由于形成了连续的中间相,填料和聚合物之间的相互作用提高了锂离子传导性,而且还为各种柔性电子设备提供了足够的机械完整性。”

据Yu说,由于介电常数高和LLTO中大量的表面缺陷,陶瓷填料和聚合物之间的相间关系加快了锂离子的传导。

团队报告其在 Angewandte Chemie DOI:10.1002 / anie.201710841,表示现在希望将其结构设计策略应用于其他能源应用,例如复合电极。为此,我们需要更好地了解陶瓷填料与聚合物基体之间的相互作用。”

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