JACS:嵌段共聚物电解质/LiTFSI混合结构

2021-03-26 23:49:00
何妍
原创
969
摘要:嵌段共聚物电解质BCE(Block copolymer electrolyte),比如聚苯乙烯嵌段聚氧乙烯SEO(polystyrene-block-poly(ethylene oxide) )能够和LiTFSI进行混合,形成机械力学坚固绝缘结构和弹性结构导电纳米区域,因此在Li电池的固体电解液中展示广泛前景。有鉴于此,芝加哥大学Paul F. Nealey等报道了对SEO-LiTFSI形成的嵌段共聚物电解质BCE中的离子溶剂化、缔合、分布和导电性和均聚合物PEO-LiTFSI进行对比,从而能够对提高导电性、传输性能过程随着浓度变化的规律进行理解。

(1) 在SEO-LiTFSI、PEO-LiTFSI的离子导电性进行表征过程中,发现在Li/EO比例在达到1/12的过程中,SEO-LiTFSI、PEO-LiTFSI表现出类似的导电性,该过程中达到一半的溶剂化位点都得到填充,从而导电性能够达到最高;当进一步将Li/EO的比例提高至1/5, PEO-LiTFSI中的导电性降低了3倍,但是SEO-LiTFSI导电性得以保持 (2)

FTIR光谱结果显示,当Li/EO的比例超过1/12,额外加入的Li离子在均聚电解液中同多余的EO单元位点结合;但是在BCE中,EO中处于结合和非结合状态的比例保持定值。Raman光谱结果显示,在SEO-LiTFSI样品中的Li离子更容易与阴离子结合。 (3) 通过原子级别分子动力学模拟,进一步的展示了缔合离子趋向于分离到SEO-LiTFSI界面上。这种“多余”LiTFSI盐通过隔离在嵌段共聚物电解质BCE界面上,导致导电纳米区域中部完全溶剂化和部分溶剂化的PEO达到平衡比例,从而能够在广泛区间内实现导电性最大化。

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