PEO-LLZTO复合固态电解质改性研究分析报告-培训课件

Contents目录研究背景结论LLZTO/

PEO-

PVDF双层复合固态电解质FC分散的LLZTO/

PEO复合固态电解质知行合一、经世致

用C

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y研究背景新能源汽车需求逐年上涨但是仍然还存在一些问题：安全性问题电池能量密度有待继续提高1VS液态电池固态电池使用电解液传输Li+倍率性能好热稳定性差，易燃易产生锂枝晶，引起短路电化学窗口较窄离子选择性较差使用固态电解质传输Li+安全性好能量密度高电化学窗口宽具备柔性优势循环寿命长知行合一、经世致

用C

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y无机/聚合物复合固态电解质复合固态电解质特性示意图MaterialsTodayNano,4(2018),

1-16复合集众长，避诸短四类固态电解质的特性示意图Joule3(2019),

1190–1199知行合一、经世致

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yPEO/LLZTO

体系中，随着LLZTO颗粒添加量的增加，

复合固态的离子电导率随之增加，但当添加量达到一定值时，

再增加填料含量，

此时体系的离子电导率将不再随无机填料的增加而增加。FC分散的LLZTO/PEO复合固态电解质ACSAMI11(2019),

784J.Mater.Chem.A,7(2019),

164252知行合一、经世致

用C

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yFC是一种非离子聚合型含氟表面活性剂，适合作为表面活性剂应用于PEO/LLZTO复合固态电解质体系知行合一、经世致

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y10203060708005001000150020002500300035004000Intensity

(a.u.)40 502

DegreePDF

80-04570.3FCPLL-40PLL-40PEOLLZTO300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300Wavenumber(cm-1)▼▼▼PEOLLZTOFCPLL-40▼▼▼▼▼▼PLL-40▼FC▼复合固态电解质XRD图谱PEO峰减弱复合固态电解质拉曼图谱LLZTO峰增强知行合一、经世致

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y原始0.3%0.1%6.92*10-4

S/cm3.91*10-4

S/cm1.41*10-4

S/cm知行合一、经世致

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y0501002002503000.0-0.5-1.0-1.50.51.01.5Voltage

(V)150Time

(h)PLL-400.3FCPLL-400.1mA/cm20.4mA/cm20.2mA/cm2对锂负极稳定性测1.0-0.50.00.51.0Voltage

(V)t

(h)100102104106108110-1.0-0.50.00.51.0Voltage

(V)t

(h)0246810-1.0-0.50.00.51.0Voltage

(V)t

(h)知行合一、经世致

用C

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y改性后的复合固态电解质全固态电池即使在1C倍率下循环的首圈放电比容量为139.5mAh/g，并在300圈循环后维持在126.8mAh/g，保持率为90.9%。另外相较于原始组，FC改性的复合固态电解质也具有更佳的倍率性能。50150200Specificcapacity(mAh

g-1)Cycle

number100 0.1C 0.2C0.3FCPLL-40PLL-400.3FCPLL-40PLL-400 2 4 6 8 10 12 14 160.5C1C0.1C20406080100Coulombiceddiciency

(%)050100200250300050100150200150Cycle

numberSpecificcapacity(mAh

g-1)020406080100Coulombiceddiciency

(%)LFP固态电池60℃ 1C139.5mAh/g126.8mAh/gC

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y较低的HOMO能级PVDF具有很好的成膜性，是广泛研究的聚合物固态电解质之一将PVDF、PEO两种基体的复合固态电解质结合起来构筑双层复合固态体系LLZTO/PEO-PVDF双层复合固态电解质Adv.Mater.2019,31,

19020293C

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yPVDF-LLZTO-LiTFSI复合固态电解质离子电导率复合固态电解质在室温和60℃下均具有最高的离子电导率，

分别为1.9*10-4S/cm、6.4*10-4S/cm。C

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yPVDF-PEO双层复合固态电解质采用分次浇铸的方式制备了PVDF-PEO双层复合固态电解质，其中PVDF侧被设计用来与高电压正极接触，PEO侧用来与锂负极接触。(a)(b)双层复合固态电解质膜：(a)PEO侧

(b)PVDF侧PVDF层PEO层PEO侧：较高的离子电导率、对锂负极稳定PVDF侧：强的抗氧化分解能力、对正极稳定C

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y00-10000-20000-30000-40000-50000-60000-70000-Z''/2000 4000 6000 8000 100001200014000

16000Z'/00-40-80-120-160-200-Z''/50 100 150 200Z'/23560.00000.00020.00040.00060.00080.00100.00120.00140.00160.0018I/A4E/VPVDF-PEO双层复合固态电解质线性扫描伏安曲线双层复合固态电解质交流阻抗图LSV测试结果表明PVDF-PEO双层膜的氧化电压窗口在5.2V，较单层的FCPLL的4.9V有显著提升，体系具有较高的电化学稳定性；交流阻抗计算PVDF-PEO双层复合固态电解质60℃的离子电导率为4.2*10-4

S/cm2

，相较于单层的FCPLL复合固态电解质的6.92*10-4

s/cm2

有所下降。C

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y1040500020406080100120140160180200220单层PEO放电比容量PVDF-PEO双层放电比容量单层PEO库伦效率PVDF-PEO双层库伦效率放电比容量/mAh/g20 30循环次数/次020406080100库伦效率/%NCM523全固态电池充放电循环图60℃

2.5-4.2V0.5C双层膜固态电池0.5C初始放电比容量153.2mAh/g，略低于PEO单层的157.9mAh/g；55圈充放电循环后，双层膜固态电池放电比容量143.5mAh/g，容量保持率达到93.6%；单层固态电池为73.2mAh/g和46.4%；双层设计全固态电池循环过程的库伦效率始终维持在99.5%以上，显著高于PEO单层全固态电池。C

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y总结从提高LLZTO含量出发，采用FC提高了无机填料LLZTO在有机相PEO中的润湿性，从而提高了LLZTO的含量；提升了复合固态电解质的