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          PEO-LiTFSI/CNF-P電解質的制備及其在全固態鋰電池中的性能評估

          2023-06-15   易絲幫

          磷酸化纖維素納米纖維(CNF-P)是制備復合固體聚合物電解質(SPE)的新型有機填料。評估了磷酸化程度,并對CNF-P進行了表征。結果表明,磷摻雜提高了纖維素納米纖維的阻燃性能。使用CNF-P、聚環氧乙烷(作為基質)和雙三氟甲磺酰亞胺鋰(LiTFSI)制備固體聚合物電解質,其中[EO]/[Li+]摩爾比約為20。加入的CNF-P顯著改善了所得SPE的機械性能,尤其是其拉伸強度達到45MPa。所得復合聚合物電解質在70℃下的實際電導率值超過10-4S/cm,并提供了高于5V(vs.Li/Li+)的寬電化學穩定性窗口。在使用Li金屬負極和LiFePO4/C正極的全固態半電池配置中評估了這些復合SPEs的循環性能,證實了此類填料在固體聚合物電解質中的可行性。

           

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          圖1.a)CNF磷酸化反應方案。b,c)PEO-CNF-P薄膜的照片。d)用于機械拉伸試驗的矩形薄膜的照片。e)PEO、CNF-P和具有不同含量CNF-P的PEO/CNF-P薄膜的FTIR光譜,f)FTIR光譜中CH2搖擺區域的放大。


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          圖2.a)PEO、CNF-P和不同CNF-P含量下PEO-CNF-P樣品的DSC、b)TGA和c)dTG/dT曲線。


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          圖3.a)PEO、CNF-P以及含10%和20%CNF-P的PEO/CNF-P和PEO-LiTFSI/CNF-P的TGA曲線。b)PEO以及含10%和20%CNF-P的PEO/CNF-P和PEO-LiTFSI/CNF-P的DSC曲線。


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          圖4.a)含10%和20%CNF-P基填料的PEO基SPEs([EO]/[Li]~20)的溫度依賴性離子電導率圖。b)使用Li/SS配置的PEO-LiTFSI/CNF-P(10%和20%CNF-P)在10mV/s的掃描速率和70℃下的循環伏安曲線。c)使用Li/SS配置的PEO-LiTFSI/CNF-P(10%和20%CNF-P)在0.5mV/s的掃描速率和70℃下的線性掃描伏安曲線。


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          圖5.臨界電壓為2.5-3.8V的Li/PEO-LiTFSI/CNF-P(20%)/LiFePO4電池在C/20和70℃下的充放電電壓。

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