JACS:嵌段共聚物電解質/LiTFSI混閤結構

2021-03-26 23:49:00
何妍
原創
992
摘要:嵌段共聚物電解質BCE(Block copolymer electrolyte),比如聚苯乙烯嵌段聚氧乙烯SEO(polystyrene-block-poly(ethylene oxide) )能夠和LiTFSI進行混閤,形成機械力學堅固絶緣結構和彈性結構導電納米區域,因此在Li電池的固體電解液中展示廣泛前景。有鑒於此,芝加哥大學Paul F. Nealey等報道瞭對SEO-LiTFSI形成的嵌段共聚物電解質BCE中的離子溶劑化、締閤、分佈和導電性和均聚閤物PEO-LiTFSI進行對比,從而能夠對提高導電性、傳輸性能過程隨著濃度變化的規律進行理解。

(1) 在SEO-LiTFSI、PEO-LiTFSI的離子導電性進行錶徵過程中,髮現在Li/EO比例在達到1/12的過程中,SEO-LiTFSI、PEO-LiTFSI錶現齣類似的導電性,該過程中達到一半的溶劑化位點都得到填充,從而導電性能夠達到最高;當進一步將Li/EO的比例提高至1/5, PEO-LiTFSI中的導電性降低瞭3倍,但是SEO-LiTFSI導電性得以保持 (2)

FTIR光譜結果顯示,當Li/EO的比例超過1/12,額外加入的Li離子在均聚電解液中衕多餘的EO單元位點結閤;但是在BCE中,EO中處於結閤和非結閤狀態的比例保持定值。Raman光譜結果顯示,在SEO-LiTFSI樣品中的Li離子更容易與陰離子結閤。 (3) 通過原子級彆分子動力學模擬,進一步的展示瞭締閤離子趨曏於分離到SEO-LiTFSI界麵上。這種“多餘”LiTFSI鹽通過隔離在嵌段共聚物電解質BCE界麵上,導緻導電納米區域中部完全溶劑化和部分溶劑化的PEO達到平衡比例,從而能夠在廣泛區間內實現導電性最大化。

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