Coconstruction of Supramolecular Lithium-Conducting Cross-Linked Networks Based on PVDF and Triblock Polymer Nanomicrosphere Solid-State Polymer Electrolytes for Lithium-Metal Batteries
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Le résumé fourni par la source
Uneven lithium plating and low ionic conductivity currently impede the realization of high-capacity rechargeable lithium metal batteries. And the conventional poly(ethylene oxide) (PEO) solid-state electrolytes are unsuitable for high-energy-density Li anode applications due to their low lithium-ion transference number and high reactivity with Li metal, leading to detrimental dendrite formation and potentially hazardous exothermic reactions with the electrolyte. In this study, we employ a supramolecular approach to develop a novel polymer solid-state electrolyte based on poly(vinylidene fluoride) (PVDF) and a novel triblock polymer nanomicrosphere, (poly(ε-caprolactone)-poly(ethylene glycol)-poly(ε-caprolactone), (PCL-PEG-PCL). The abundance of carbonyl and ether-oxygen functional groups in PCL-PEG-PCL enhances the lithium coordination environment within the polymer solid-state electrolyte. Additionally, the original C–F moieties of PVDF form hydrogen bonds with C–H and terminal hydroxyl groups in PCL-PEG-PCL, collectively creating a multichannel fast Li + -conducting supramolecular cross-linked network. The resulting electrolyte demonstrates a high ionic conductivity of 1.4 × 10 –3 S cm –1 and an extended electrochemical window of 5.2 V. Moreover, the electrolyte exhibits a high lithium-ion transference number ( t Li + = 0.63) at room temperature and exhibits excellent interfacial compatibility with the lithium metal anode. For the resulting electrolyte utilized in LiFePO 4 batteries, the capacity retention of the cells assembled with this electrolyte exceeds 91.3% after 1000 cycles at 25 °C and 2 C (0.281 mA cm –2 ).
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Coconstruction of Supramolecular Lithium-Conducting Cross-Linked Networks Based on PVDF and Triblock Polymer Nanomicrosphere Solid-State Polymer Electrolytes for Lithium-Metal Batteries
- Date Crossref
- 21/05/2024
- Éditeur
- American Chemical Society (ACS)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Fujian Normal University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Fujian Institute of Research on the Structure of Matter pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Fujian University High-Efficiency Battery Engineering Research Center pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Fujian Normal University, Chinese Academy of Sciences et Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, avec 1 autre affiliation.
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