추상적 인

이 연구에서는 리튬 이온 전도성 중합 이온성 액체 펜타블록 삼원공중합체(PILPTP)를 배터리 전해질 (샤먼 Tmaxcn Inc.) 리튬 이온 배터리용. ABCBA 펜타블록 삼원공중합체, 폴리(tbS-b-EP-b-MS-b-EP-b-tbS)(tbS = tert-부틸-스티렌; EP = 에틸렌-r-프로필렌; MS = 4-메틸스티렌)는 브롬화 및 4차화하여 두 개의 다른 양이온(메틸이미다졸륨 및 메틸피롤리디늄)을 C 블록에 공유적으로 부착한 다음 이온 교환되어 두 개의 다른 TFSI 교환 PILPTP(MPyr-TFSI 및 MIm-TFSI, TFSI = 비스(트리플루오로메탄)술폰이미드)를 형성합니다. 1M LiTFSI/이온성 액체(IL)(IL = EMIm-TFSI 또는 PYR14-TFSI, EMIm = 1-에틸-3-메틸이미다졸륨, PYR14 = 1-부틸-1-메틸피롤리디늄), MPyr-TFSI+Li-TFSI/PYR14-TFSI 및 MIm-TFSI+Li-TFSI/EMIm-TFSI로 지칭됨. 두 SPE 모두 유망한 이온 전도도, 전기화학적 안정성, 박리 및 도금 안정성을 보여줍니다. 구체적으로, MIm-TFSI+LiTFSI/EMIm-TFSI SPE는 28에서 0.1 mS cm-1의 이온 전도도를 가졌다.° 씨; MPyrTFSI+Li-TFSI/PYR14-TFSI SPE는 실온에서 Li/Li+에 비해 4.2V의 전기화학적 안정성 창을 보유했습니다. MPyr-TFSI+Li-TFSI/PYR14-TFSI SPE는 70°C에서 500회 주기에 걸쳐 안정적인 스트리핑 및 도금 과전압 프로파일을 나타냈습니다.° C. 이러한 결과는 리튬 이온 배터리용 SPE로서 PIL 다중 블록 폴리머의 실행 가능성을 보여줍니다.

키워드: 멀티블록 폴리머; 이온성 액체; 배터리

2. 실험적

2.1. 재료

비스(트리플루오로메탄)술폰이미드 리튬염(Li-TFSI, 99.95%) 및 리튬 리본(0.38mm)

× 23mm, 99.9%)는 Sigma-Aldrich에서 받은 대로 사용되었습니다. 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드(EMIm-TFSI, 99%, IoLiTec) 및 1-부틸-1-메틸피롤리디늄 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드(PYR14-TFSI, 99%, IoLiTec)를 진공 하에 건조시켰다. 24시간 동안 아르곤이 채워진 곳에 보관 진공 글러브 박스 (샤먼 Tmaxcn Inc.) 사용하기 전에. 전도성 탄소 코팅 알루미늄 호일(0.05mg cm-2), 코인 셀 케이스 배터리 연구용 O-링 포함, CR2032 셀용 스테인리스 스틸 스페이서(직경 15.5mm× 0.5mm 두께, 15.5mm 직경× 0.2mm 두께), CR2032 케이스용 스테인리스 스틸 웨이브 스프링은 Xiamen TMAX Battery Equipments Limited에서 받은 대로 사용했습니다. Mylar PET 이형 라이너 기판(등급 26965, 0.0762mm)은 LOPAREX에서 받은 대로 사용했습니다. 저항이 > 18 M인 탈이온수Ω cm가 적절하게 사용되었습니다.

2.4. 전기화학 시험

모든 전기화학 테스트 셀은 아르곤 퍼지 글로브박스에서 준비 및 조립되었습니다. (물과 산소 농도 모두 < 5 ppm). 이온 전도도 및 선형 전압전류법 임피던스 분석기(Solartron 1260) 및 potentiostat/galvanostat로 측정되었습니다. (Solartron 1287), 각각. 이온 전도도 측정을 위해 2전극 전지가 사용되었으며, 여기서 SPE는 2개의 스테인리스강 고체 차단 전극 사이에 끼워졌습니다(표면적 = 1.2161± 0.0015 cm2) 밀봉 가능한 Telfon 맞춤형 셀 내 [28]. 임피던스 스캔(나이퀴스트 플롯)은 28~105℃의 온도 범위에서 개방 회로 전위에서 1MHz~1Hz의 주파수 범위에 걸쳐 10mV 진폭에서 측정되었습니다.° C 가열 테이프(BriskHeat; XtremeFLEXSDC) 및 유형 열전대(모델 650, 오메가). SPE는 각 온도에서 최소 1.5시간 동안 평형화되었습니다. 이온 전도도는 다음 방정식을 사용하여 계산되었습니다. = L/AR, 여기서 L 및 A는 각각 SPE의 두께 및 단면적입니다. 저항 R은 Nyquist 플롯에서 높은 x 절편의 반원 회귀에서 결정되었습니다.

전기화학적 안정성은 전도성 탄소를 작업 전극으로 사용하고 리튬 금속을 카운터 및 기준 전극으로 사용하는 선형 스위프 전압전류법(LSV)을 통해 결정되었습니다. 테스트 셀

CR2032 코인 셀의 리튬 리본(카운터 및 기준 전극, 12mm 직경)과 전도성 탄소 전극(작업 전극, 12mm 직경) 사이에 SPE 필름을 끼워 아르곤으로 채워진 글로브 박스에 조립했습니다. 1.0M LiTFSI/IL 추가 방울 (80 mg)은 전극과 SPE 사이의 접촉을 개선하기 위해 조립하는 동안 각 전극에 첨가되었습니다. 그런 다음 전기를 사용하여 세포를 두 번 누르십시오. 코인 셀 크림 퍼 . 셀은 주위 온도에서 -1 ~ 6V(vs. Li/Li+)의 전압 속도로 1mV s-1 에서 검사되었습니다.

리튬 금속에 대한 SPE 사이클 가능성 및 안정성은 다음을 사용하여 평가되었습니다. 배터리 테스터 (샤먼 Tmaxcn Inc.) 벗겨내고 도금함으로써. 테스트 셀은 위에서 설명한 것과 유사한 조립 프로세스를 사용하여 두 개의 리튬 리본(직경 12mm) 사이에 리튬 이온 전도성 SPE를 끼워 조립했습니다. 대칭형 리튬 금속/SPE/리튬 금속 전지는 70°에서 정전류(0.02mA cm-2, 1시간마다 역분극) 하에서 검사되었습니다.° C 온도 챔버(MTC-020, MACCOR)에 의해 제어됩니다. 임피던스 스캔은 100kHz ~ 1Hz의 주파수 범위에서 10mV 진폭으로 10번째 편광 주기마다 임피던스 분석기로 수집되었습니다.