전고체 리튬-황 배터리의 산화환원 동역학을 향상시키기 위한 반삽입 반응

전고체 리튬-황 배터리의 산화환원 동역학을 향상시키기 위한 반삽입 반응

저자 정보 및 논문 초록

2022년 칭화 선전 연구소(칭화 심천 연구 학회)의 리 추앙(리 추앙) 박사는 염 코팅 고분자 전해질을 사용하는 고체 리튬 황화 폴리아크릴로니트릴(리-기간) 배터리를 개발했습니다.

이 구조에서 황은 사이클링 동안 폴리아크릴로니트릴 기판에 고정되고 Li2S의 형성이 방지되어 기존의 고체 리튬-황 배터리 시스템보다 더 빠른 산화환원 동역학 및 더 작은 부피 변화를 나타냅니다.

이 기사는 촉매를 사용하는 대신 씨에스 결합의 강도를 변경하여 고체 리-기간 배터리의 산화 환원 동역학을 개선한 첫 번째 보고서이며, 이는 고성능 고체 리튬-황 배터리 설계를 위한 새로운 기회를 열어줍니다. 미래에.

실험 프로토콜

1. 재료 준비:1PVHF1FSI 고체 전해질, 고체 기간 양극.

2. 전기화학적 시험:전해액의 이온전도도를 EIS로 시험하여 2032형 리-기간 단추형 전지와 소프트팩형 전지셀을 준비하고 ~에-현장 두께 팽윤 측정을 이용하여 SPAN과 리튬 음극의 부피 팽창을 시험하였다. 장치 MCS1000(IEST).

3. 재료 특성화:SEM, XPS, 라만, NMR.

결과 분석

그림 1. 리-기간 전지에서 고체 전해질막 1PVHF1FSI의 성능 특성화

저자는 리-기간 배터리에서 고체 전해질 막 1PVHF1FSI의 성능을 여러 측면에서 특성화했으며, 우수한 이온 전도 경로를 제공할 수 있는 연속적인 다공성 채널을 가지고 있으며 우수한 기계적 특성이 성장을 억제할 수 있음을 발견했습니다. 리튬 금속 덴드라이트.

1PVHF1FSI 기반 고체 리-기간 배터리에서 리튬 이온의 저장 메커니즘은 액체 리-기간 배터리와 다릅니다. 후속 저자는 분극화 전압, 이력서 곡선, 사이클 용량 및 세 가지 전극 재료의 속도 성능을 특성화했습니다. 고체 SPAN은 높은 산화환원 동역학 및 낮은 부피 변화로 인해 더 나은 사이클 안정성과 속도 성능을 갖는다는 것이 더 명확해졌습니다.

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그림 2. 솔리드 스테이트 SPAN에서 Li의 저장 메커니즘 분석

저자는 ~에-현장 라만 및 ~에-현장 팽윤 두께 테스트 장치를 통해 고체 SPAN에서 리튬 이온의 저장 메커니즘을 추가로 분석했습니다. 고체 SPAN에서 Li4S2-팬 구조는 고체 SPAN에 저장될 때 리 이온이 봄 여름 시즌 결합을 끊음으로써 형성되며, 이 과정은 리튬 인터칼레이션 반응과 유사하므로 저자는 이 메커니즘을 준삽입(유사-윤달)이라고 부릅니다. 반응.

그림 3. 고체 기간 파우치 전지의 성능 특성

반응 메커니즘을 분석한 후 저자는 사이클 안정성과 굽힘 성능을 특성화하기 위해 고체 및 액체 기간 소프트 팩 배터리를 조립했습니다. 고체 기간 배터리는 유연성이 우수하고 용량 유지율은 버클 성능 및 전해질의 열 안정성도 매우 우수하여 단락 또는 바늘 스틱의 영향을 견딜 수 있습니다. 실제 응용 분야에서는 스마트폰을 충전할 수도 있습니다.

요약하다

이 기사에서는 염 캡슐화된 고분자량 폴리머 전해질을 사용한 고체 리-기간 배터리의 개발에 대해 설명합니다. 이 구조에서 S는 사이클링 동안 팬 기판에 고정화되며,Li2S의 형성을 방지하고 전통적인 고체 리-S 배터리 시스템에 비해 성능 측면에서 더 빠른 산화환원 동역학 및 더 적은 부피 변화를 초래합니다. 이 작업은 고체 리-S의 황 산화환원 동역학을 개선하기 위한 새로운 접근 방식을 제공합니다. 배터리.