นามธรรม

ในการศึกษานี้, ลิเธียมไอออนที่นำพาพอลิเมอร์ไรซ์ไอออนิกของเหลว pentablock terpolymer (PILPTP) ถูกตรวจสอบเป็น แบตเตอรี่ อิเล็กโทรไลต์ (เซียะเหมิน tmaxcn อิงค์.) สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน. ABCBA pentablock terpolymer, poly(tbs-b-ep-b-ms-b-ep-b-tbs) (tbs u003d tert-butyl-styrene; EP u003d ethylene-r-propylene MS u003d 4-เมทิลสไตรีน), ถูกโบรมีนและควอเทอร์ไนซ์เพื่อแนบไพเพอร์สองชนิดที่แตกต่างกันอย่างโควาเลนต์ (เมทิลลิมิดาโซเลียมและเมทิลไพร์โรลิดิเนียม) เข้ากับบล็อก C และต่อมาถูกแลกเปลี่ยนไอออนเพื่อสร้าง pilptps ที่แลกเปลี่ยน tfsi ที่แตกต่างกันสองตัว (mpyr-tfsi และ mim-tfsi; TFSI u003d ทวิ (ไตรฟลูออโรมีเทน) ซัลโฟนิไมด์). ยืนอิสระ, มีความเสถียรทางกลไก, ฟิล์ม SPE โปร่งใสถูกผลิตขึ้นด้วย mpyr-tfsi และ mim-tfsi ที่มี 1 โมลาร์ litfsi/ของเหลวไอออนิก (IL) (IL u003d เอมิม-tfsi หรือ PYR14-TFSI; emim u003d 1-ethyl-3-methylimidazolium, PYR14 u003d 1-butyl-1-methylpyrrolidinium), ที่อ้างอิงเป็น mpyr-tfsi+li-tfsi/pyr14-tfsi และ mim-tfsi+li -tfsi/eim-tfsi. ทั้งสองชนิดแสดงค่าการนำไฟฟ้าไอออนิกที่มีแนวโน้มดี,ความคงตัวทางไฟฟ้าเคมี, และความเสถียรในการลอกและการชุบ. โดยเฉพาะ, mim-tfsi+litfsi/eim-tfsi SPE มีการนำไอออนิก จาก 0.1 มิลลิวินาที c ม.-1 ที่ 28° ค; mpyrtfsi+li-tfsi/pyr14-tfsi SPE มีหน้าต่างความคงตัวทางไฟฟ้าเคมีที่ 4.2 V เทียบกับ li/li+ ที่อุณหภูมิห้อง mpyr-tfsi+li-tfsi/pyr14-tfsi SPE แสดงโปรไฟล์แรงดันไฟเกินและการปอกที่เสถียรกว่า 500 รอบที่ 70° C. ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของโพลีเมอร์หลายบล็อกของ PIL ในฐานะ SPE สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน.

คำสำคัญ: โพลีเมอร์หลายบล็อก; ของเหลวไอออนิก แบตเตอรี่

2. การทดลอง

2.1. วัสดุ

bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt (li-tfsi, 99.95%), และลิเธียมริบบอน (0.38 มม.

× 23 มม., 99.9%) ถูกใช้โดยได้รับจากซิกมา-อัลดริช. 1-เอทิล-3-เมทิลลิมิดาโซเลียม บิส(ไตรฟลูออโรเมทิลซัลโฟนิล)อิไมด์ (เอมิม-tfsi, 99%, ไอโอไลเทค) และ 1-บิวทิล-1-เมทิลไพร์โรลิดิเนียม บิส(ไตรฟลูออโรเมทิลซัลโฟนิล)อิไมด์ (PYR14-TFSI, 99%, ไอโอไลเทค) ถูกทำให้แห้งภายใต้สุญญากาศแบบไดนามิกเป็นเวลา 24 ชั่วโมง และเก็บไว้ในที่เติมอาร์กอน เครื่องดูดฝุ่น กล่องถุงมือ (เซียะเหมิน tmaxcn อิงค์.) ก่อนใช้งาน. อะลูมิเนียมฟอยล์เคลือบคาร์บอนนำไฟฟ้า (0.05 มก. ซม.-2), กรณีเซลล์เหรียญ พร้อมโอริงสำหรับการวิจัยแบตเตอรี่, สเปเซอร์สแตนเลสสำหรับเซลล์ CR2032 (เส้นผ่านศูนย์กลาง 15.5 มม.× ความหนา 0.5 มม., 15.เส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มม.× 0.ความหนา 2 มม.), และสปริงเวฟสปริงสแตนเลสสำหรับเคส CR2032 ถูกนำมาใช้เป็นวัสดุที่ได้รับจากเซียะเหมิน TMAX battery equipments limited.mylar PET release liner substrates (เกรด 26965, 0.0762 mm) ถูกใช้โดยได้รับจาก LOPAREX. น้ำปราศจากไอออนที่มีความต้านทาน > 18 mΩ ซม. ใช้ตามความเหมาะสม.

2.4. การทดสอบทางเคมีไฟฟ้า

เซลล์ทดสอบไฟฟ้าเคมีทั้งหมดถูกเตรียมและประกอบในกล่องเก็บของที่กำจัดด้วยอาร์กอน (ความเข้มข้นของทั้งน้ำและออกซิเจน < 5 ppm). การนำไฟฟ้าไอออนิกและโวลต์แทมเมทรีเชิงเส้น วัดด้วยเครื่องวิเคราะห์อิมพีแดนซ์ (โซลาร์ตรอน 1260) และโพเทนชิโอสแตท/กัลวาโนสแตท (solartron 1287), ตามลำดับ. เซลล์สองขั้วถูกใช้สำหรับการวัดค่าการนำไฟฟ้าไอออนิก, โดยที่ spes ถูกประกบระหว่างอิเล็กโทรดบล็อกของแข็งที่เป็นสแตนเลสสองอัน (พื้นที่ผิว u003d 1.2161± 0. 0015 cm2) ภายในเซลล์แบบกำหนดเองของ telfon ที่ปิดผนึกได้ [28. การสแกนอิมพีแดนซ์ (แผนภาพ nyquist) ถูกวัดที่แอมพลิจูด 10 mv ในช่วงความถี่ 1 mhz ถึง 1 hz ที่ศักย์ไฟฟ้าวงจรเปิดที่อุณหภูมิ ช่วง 28 ถึง 105° C ควบคุมโดยเทปทำความร้อน (briskheat; xtremeflexsdc) และตัวควบคุมอุณหภูมิแบบดิจิตอลด้วย ชนิดเทอร์โมคัปเปิล (รุ่น 650, OMEGA). spes ถูกปรับสมดุลเป็นเวลาอย่างน้อย 1.5 ชั่วโมง ที่แต่ละอุณหภูมิ. ค่าการนำไฟฟ้าไอออนิกคำนวณโดยใช้สมการต่อไปนี้ u003d L/AR, โดยที่ L และ A คือความหนาและพื้นที่หน้าตัดของ SPE, ตามลำดับ ความต้านทาน, R, ถูกกำหนดจากการถดถอยครึ่งวงกลมของการสกัดกั้น x สูงจากแผนภาพ nyquist.

กำหนดความคงตัวทางไฟฟ้าเคมีโดยใช้โวลต์แทมเมทรีการกวาดเชิงเส้น (LSV) ที่มีคาร์บอนนำไฟฟ้าเป็นอิเล็กโทรดทำงานและโลหะลิเธียมเป็นอิเล็กโทรดตัวนับและอ้างอิง. เซลล์ทดสอบ

ถูกประกอบในกล่องถุงมือที่บรรจุอาร์กอนโดยประกบฟิล์ม SPE ระหว่างริบบอนลิเธียม (เคาน์เตอร์และอิเล็กโทรดอ้างอิง, เส้นผ่านศูนย์กลาง 12 มม.) และอิเล็กโทรดคาร์บอนนำไฟฟ้า (อิเล็กโทรดทำงาน, เส้นผ่านศูนย์กลาง 12 มม.) ในเซลล์แบบเหรียญ CR2032. หยดเพิ่มเติม 1.0 M litfsi/il (80 มก.) ถูกเติมในแต่ละอิเล็กโทรดระหว่างการประกอบเพื่อปรับปรุงการติดต่อระหว่างอิเล็กโทรดและเซลล์ SPE. จากนั้นกดสองครั้งโดยใช้ไฟฟ้า คีมย้ำเซลล์เหรียญ . เซลล์ถูกตรวจสอบที่อัตราแรงดันไฟฟ้า 1 mv s-1 จาก -1 ถึง 6 V (เทียบกับ . li/li+) ภายใต้อุณหภูมิแวดล้อม.

ความสามารถในการหมุนเวียนของ SPE และความเสถียรของโลหะลิเธียมได้รับการประเมินโดยใช้ a เครื่องทดสอบแบตเตอรี่ (เซียะเหมิน tmaxcn อิงค์.) โดยการปอกและชุบ. เซลล์ทดสอบถูกประกอบโดยการประกบลิเธียมไอออนนำ SPE ระหว่างริบบอนลิเธียมสองอัน (เส้นผ่านศูนย์กลาง 12 มม..) โดยใช้กระบวนการประกอบที่คล้ายกันตามที่อธิบายข้างต้น. เซลล์ลิเธียมโลหะ/สเป/ลิเธียมเมทัลแบบสมมาตร ถูกตรวจสอบภายใต้กระแสคงที่ (0.02 ma cm-2, โพลาไรซ์แบบย้อนกลับทุกๆ 1 ชั่วโมง) ที่70° C ควบคุมโดยห้องอุณหภูมิ (MTC-020, MACCOR). การสแกนอิมพีแดนซ์ถูกรวบรวมด้วยเครื่องวิเคราะห์อิมพีแดนซ์ทุกรอบการโพลาไรซ์ที่ 10 ที่แอมพลิจูด 10 mv ที่ช่วงความถี่ 100 khz ถึง 1 hz.