Zeitschrift für Thermodynamik und Katalyse
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Abstrakt

Photopolymerisationsbasierte Festkörperelektrolyte für Lithium-Metall-Batterien

Sajid Hussain Siyal

Durch UV-Härtung lässt sich eine stark vernetzte Festkörperpolymerelektrolytmembran erhalten, die für den Einsatz in Lithium-Metall-Batterien (LMBs) entwickelt wurde. Die wichtige Verbundelektrolytmembran wurde erfolgreich aus PEO und (LATP) mithilfe von UV-Photopolymerisation hergestellt. Die vernetzten Festkörperelektrolyte können durch starke Wechselwirkung mit Lithiumionen und Lösungsmitteln einen flüssigen Elektrolyten in der Membran aufnehmen. Die Festkörperelektrolytmembran weist viel bessere mechanische Eigenschaften auf als reine Elektrolyte auf PEO-Basis. Die Leitfähigkeit von CGPE erreichte bei Raumtemperatur etwa 3,3·10-3 S cm-1, die beobachtete Lithiumübertragungszahl betrug 0,77 und es wurde bei Raumtemperatur ein breiteres elektrochemisches Stabilitätsfenster (ESW) angezeigt. Die wichtigste grundlegende Funktion von LATP besteht darin, den Aufbau einer stabilen Festkörperelektrolyt-Grenzfläche (SEI) zu unterstützen und das Wachstum von Dendriten zu begrenzen. Die zwischen Lithiummetall und flüssigen Elektrolyten gebildete Festkörperelektrolyt-Grenzfläche (SEI) spielt in all diesen Prozessen eine entscheidende Rolle. Die hergestellten Elektrolyte auf Keramikbasis verhindern wirksam das Wachstum von Lithiumdendriten im asymmetrischen Li/SPE/Li-Zellentest während des Ladens/Entladens bei einer Stromdichte von 2 mAcm-2. Darüber hinaus weist die aus LiFePO4/SPE/Li zusammengesetzte Batterie überlegene Lade-/Entladezyklen auf. Dies stellt eine grundlegende Strategie dar, mit der die Elektrolyte auf Keramikbasis eine erstklassige Lösung für Hochleistungs-Lithium-Metall-Batterien darstellen.