Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Solid-state podningscopolymer Elektrolytter for lithium batteri applikationer

Published: August 12, 2013 doi: 10.3791/50067

Summary

Lithium ion batterier ansætte brændbare og flygtige organiske elektrolytter, der er egnet til omgivende temperaturer. Et mere sikkert alternativ til økologisk elektrolytter er solide polymer batterier. Solid polymer batterier fungerer sikkert ved høje temperaturer (> 120 ° C), hvilket gør dem for høje temperaturer såsom dyb olieboringer og hybride elektriske køretøjer. Dette dokument vil diskutere (a) polymeren syntese, (b) polymeren ledning mekanismen, og (c) at give temperaturcyklus for både faste polymer og organiske elektrolytter.

Abstract

Batteri sikkerhed har været et meget vigtigt forskningsområde i det seneste årti. Kommercielt tilgængelige lithium ion batterier ansætte lavt flammepunkt (<80 ° C), brandfarlige, og flygtige organiske elektrolytter. Disse organiske baseret elektrolyt systemer er levedygtige ved omgivelsestemperaturer, men kræver et kølesystem til at sikre, at temperaturen ikke overstiger 80 ° C. Disse kølesystemer tendens til at øge batteri udgifter og kan funktionsfejl, der kan føre til batteri fejlfunktion og eksplosioner, og dermed fare for menneskers liv. Stigninger i oliepriserne føre til en enorm efterspørgsel efter sikre, elektriske hybridbiler, der er mere økonomisk rentabelt at fungere som oliepriserne fortsætter med at stige. Eksisterende organisk baserede elektrolytter, der anvendes i lithium-ion-batterier er ikke for høje temperaturer automotive applikationer. Et mere sikkert alternativ til økologisk elektrolytter er fastpolymer elektrolytter. Dette arbejde vil fremhæve syntese for en podecopolymer elektrolyt (GCE) poly (oxyethylene) methacrylat (POEM) til en blok med en lavere glasovergangstemperatur (Tg) poly (oxyethylen) acrylat (POEA). Overledning mekanisme er blevet diskuteret, og det er påvist forholdet mellem polymer segmental bevægelse og ionledningsevne faktisk har en Vogel-Tammann-Fulcher (VTF) afhængighed. Batterier, der indeholder kommercielt tilgængelige LP30 organisk (LiPF 6 i ethylencarbonat (EC): dimethylcarbonat (DMC) i forholdet 1:1), og GCE var cyklet ved omgivelsernes temperatur. Det blev konstateret, at ved omgivelsestemperatur batterierne indeholder GCE viste en større overspænding i forhold til LP30 elektrolyt. Men ved temperaturer over 60 ° C, udstillet GCE cellen meget lavere overpotential grund af den hurtige polymer elektrolyt ledningsevne og næsten fuld teoretisk specifik kapacitet på 170 mAh / g blev åbnet.

Introduction

Lithium (Li) er en meget elektropositiv metal (-3,04 V i forhold til standard hydrogen elektrode), og den letteste metal (ækvivalentvægt på 6,94 g / mol og vægtfylde på 0,53 g / cm 3). Dette gør det attraktivt som et valg for det aktive materiale i den negative elektrode og ideel til bærbare energi lagringsenheder, hvor størrelse og vægt stof. Figur 1 viser, at lithium-baserede batterier (Li-ion, PLiON, og Li metal) har højere energitæthed end bly-syre-, nikkel-cadmium og nikkel-metalhydrid-batterier 1.

En fuld lithium-ion batteri består af en katode (positiv), en anode (negativ), en elektrolyt, og en separator (figur 2). Både katoden og anoden er interkalationsforbindelser forbindelser, hvor Li-ioner kan indskyde eller de-indskyde reversibelt (hvis anode er carbon, Li interkalerer som neutral Li). Elektrolytten giver ionledning og isolerer elektronic ledning mellem elektroderne. Separatoren er gennemtrængelig for ioner, men mekanisk stiv til at holde de to elektroder ikke kortslutter. Når cellen er i fuldt opladet tilstand alle Li har indskudt i anoden, og når cellen er i en fuldt afladet tilstand alle af Li-ioner indskudt i katoden. Under spontan reaktion, tømning elektroner strømmer fra anoden til katoden gennem et ydre kredsløb til at drive en enhed, mens ionerne strømmer fra anoden til katoden gennem elektrolytten. De ioner og elektroner rekombinerer ved katoden for at opretholde ladningsneutralitet. Efter opladning er strømmen vendes.

Mest Li-ion batteri udvikling til dato har fokuseret på katodematerialer fordi de bestemmer energitæthed af batteriet snarere end på elektrolytten, som er forblevet hovedsagelig det samme i årtier. Elektrolytten er en central del af batteriet, da det påvirker den samlede effekt evne grund impedance både gennem elektrolytten selv og ved elektrode-elektrolyt-grænseflader.

Elektrolytten bruges i Li-ion-batterier består i almindelighed af et salt af typen Lix og et ikke-vandigt opløsningsmiddel. Sammenlignet med de vandige elektrolytter, der anvendes i andre elektrokemiske systemer, er ulemperne ved Li-ion elektrolytter lavere ledningsevne, højere omkostninger, antændelighed og miljøproblemer. Fordele omfatter et bredt temperaturområde (over hvilken elektrolytten forbliver flydende) fra -150 ° C til 300 ° C, et bredt spændingsområde vindue (op til 5 V versus Li / Li +), og bedre kompatibilitet med elektroder (vandig elektrolyt ville reagere voldsomt med Li metal og formular LiOH og hydrogen) 2, 3, 4-6.

De vigtigste ikke-vandige elektrolytter, der anvendes i batterier omfatter organiske carbonat-baserede væsker, polymerer, ioniske væsker og keramik. Disse elektrolytter skal opfylde bestemte mål, der skal bruges i det praktiske Li-ion batteries. De omfatter en ledningsevne på mindst 10 mS / cm, en stor elektrokemisk vindue (> 4,5 V for høj spænding katoder), lavt damptryk, god termisk og kemisk stabilitet, lav toksicitet, og lave omkostninger. For visse strenge anvendelser såsom elektriske køretøjer, skal alle disse kriterier opfyldes over et bredt temperaturområde, typisk fra -20 ° C til 60 ° C. Da fokus i dette arbejde er på økologiske og polymer elektrolytter, vil resten af ​​dette papir fokusere på disse elektrolytter.

Carbonate baserede elektrolytter består af et lithiumsalt opløst i et organisk opløsningsmiddel. Men det er svært for et givent opløsningsmiddel til at opfylde alle kravene. For eksempel, opløsningsmidler med lavt damptryk, såsom ethylencarbonat (EF) og propylencarbonat (PC) har tendens til at have højere viskositeter, hvilket fører til lavere ledningsevne. Også EF er fast ved stuetemperatur, hvilket kræver, at den kombineres med et andet opløsningsmiddel. Generelt elektrolyttener en kombination af flere opløsningsmidler. De almindelige opløsningsmidler og nogle af deres fysiske egenskaber er angivet i tabel 1..

Navn Melting Temperatur (° C) Kogende Temperatur (° C) Viskositet (mPa * s)
Dimethylcarbonat (DMC) 4.6 90 0,5902 (25 ° C)
Diethylcarbonat (DEC) -43 126,8 0,7529 (25 ° C)
Ethylencarbonat (EF) 36,5 238 1,9 (40 ° C)
Propylencarbonat (PC) -54,53 242 2,512 (25 ° C)

Tabel 1. Fælles Carbonate Opløsningsmidler 7..

Sikrere suppleanter til organic elektrolytter polymer baseret elektrolytter. Polymer elektrolytter er tynde film, ikke-flygtige, ikke-brændbar, og deres fleksibilitet tillader dem at blive rullet og udskrives på en stor kommerciel målestok. Wright, et al. Først demonstreret ion varmeledning i poly (ethylenoxid)-saltkomplekser (PEO) i 1973. Det blev senere opdaget, at de sikkerhedsmæssige forhold er forbundet med dendritceller vækst Li metal i flydende elektrolyt kunne løses ved hjælp af PEO-baserede fast polymer elektrolyt, som undertrykte væksten af dendritter 8-17. Der findes tre hovedtyper af polymere elektrolytter: (1) fri for opløsningsmidler tørt fast polymer, (2) gel elektrolytter, og (3) blødgjorte polymer, med en opløsningsmiddel fri tør syntese anvendes i vores arbejde.

Dette dokument vil diskutere (a) den opløsningsmiddelfrie tørre polymer syntese, (b) polymeren ledning mekanismen, og (c) at give temperaturcyklus for både faste polymer og organiske elektrolytter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1.. Podecopolymer Synthesis 18-19

  1. Syntetisere podecopolymererne (POEM-g-PDMS og POEA-g-PDMS på 70:30 vægtforhold) ved hjælp af en fri radikal polymerisation fremgangsmåde ved at blande 26 ml POEM (eller POEA) monomerer (figur 3), 12 ml PDMS makromonomerer , og 12 mg 2,2 '-azobis (2-methylpropionitril) (AIBN) (monomer: initiator [825:1]) i 160 ml EA.
  2. Kolben indeholdende den klare opløsning med en gummimembran og rensningen med ultra høj renhed argon i 45 min.
  3. Opløsningen opvarmes til 72 ° C (AIBN har en nedbrydningshastighed på 3,2 x 10 -5 sek -1) i et oliebad under konstant omrøring i 24 timer.
  4. Den oprindeligt klare opløsning typisk blev synligt mælket inden 2 timer. Udfælde den endelige løsning i et blandbart opløsningsmiddel, PE. Tør polymeren ved 80 ° C under mindre end 5 mTorr vakuum i 5 dage for at fjerne tilbageværende fugt.
  5. Det blev fundet, at hvis polymeren var not tørret korrekt, fugt ville føre til revnedannelse, når polymeren støbes til tynde film.
  6. Den endelige podecopolymer (vist i figur 4) havde en molekylvægt på 500.000 g / mol ved hjælp af gelpermeationschromatografi med polystyren kalibreringsstandard.
  7. Kompleks podecopolymeren med LiTFSI på et Li: EO forholdet 1:20 (1 g POEM-g-PDMS (70:30) med 170 mg LiTFSI) i en fælles opløsningsmiddel af THF til dannelse af elektrolytten.

2.. Udarbejdelse af Composite Cathode

  1. Syntetisere katoden ved at blande kuglemølleformalet LiFePO 4 pulvere (Linyi Gelon Nye Batteri Materialer) og carbon black (Super P), og opløse blandingen i GCE opløsning i et vægtforhold på 05:01:01.
  2. Opvarmes opslæmningen til 80 ° C (åben hætte) under omrøring. Næste sonikeres gyllen ved magnetisk omrøring for at sikre korrekt blanding. Læge-bladet på alufolie ved en belastningsfaktoren på 10 mg / cm 2 påaluminiumsfolie at sikre en bedre laminering til aluminium.
  3. Tør den sammensatte katode i en vakuumovn ved 80 ° CO / N for at fjerne resterende THF og fugt.

3.. Coin Cell forberedelse og afprøvning

  1. Transporter sammensatte katode i et argon-fyldt handskerummet og hulning i små skiver (område = 1,4 cm 2) ved hjælp af en høj præcision elektrode cutter EL-CUT (EL-CELL). Drop støbt ren GCE opløsning (POEM-g-PDMS, LiTFSI, begge opløst i THF) på elektroden diske til at danne elektrolyt lag.
  2. Varm den endelige katode-elektrolyt-diske på en varmeplade inde i handskerummet med et dugpunkt på -80 ° C for at fordampe THF og samle ind CR2032 knapcelle sammen med lige store GCE-belagt metal lithium-diske (Sigma-Aldrich, 0,75 mm tyk) med en manuel lukning værktøj (Hohsen). Cellen skematiske er vist i figur 5, hvor de grå partikler repræsenterer LiFePO 4, den sorte partikler repharmes kulstof, det blå "spaghetti" repræsenterer GCE, og anoden er lithium metal.
  3. Saml et andet sæt af celler, der består af de samme LiFePO 4 pulvere og lithium metal anode, men i stedet bruge PVDF bindemiddelharpiks (Kynar), PVDF separator (Celgard) og flydende elektrolyt 1 M LiPF 6 i EU: DMC på 01:01 forholdet (LP30, Merck), at sammenligne ydeevnen.
  4. Alle samling blev udført i et handskerum med et dugpunkt på -80 ° C. En 32-kanals MACCOR 4000 batteritester blev anvendt til cykling tests ved stuetemperatur.

4.. Polymer Varmeledning Mechanism

  1. PEO segmentariske bevægelser er typisk forbundet med vridning omkring CC og CO obligationer. Den semi-vilkårlig segmental bevægelse hjælper ion ledning ved at danne og bryde koordinering sites for de solvatiserede ioner og giver frit volumen for ionerne at diffundere under indflydelse af det elektriske felt. Starten af ​​segmental bevægelse sker i vicinity af den glasovergangstemperatur, Tg, og bliver mere facile som temperaturen stiger yderligere over Tg. Ved højere temperaturer, er de lokale hulrum produceret af polymer ekspansion, så polymer segmenter for at flytte ind i fri volumen 19.
  2. Da segmental bevægelse er langt hurtigere i den amorfe fase over Tg end i den krystallinske fase, iontransport i polymer overvejende forekommer i den amorfe fase. Men for nylig Li + varmeledning i krystallinsk (PEO) 6: blev LiAsF 6 demonstreret, selvom ledningsevne er over to størrelsesordener lavere end i amorf PEO. Den krystallinske eller amorfe fase af PEO / saltkomplekset afhænger af sammensætningen, temperatur og fremstillingsmetode 20-22.
  3. I modsætning i væske, hvor ioner bevæger sig med deres solvens kappe intakt og transport er relateret til den makroskopiske viskositetopløsningsmiddel, i fast polymer, hvor polymerkæderne er stadig viklet og kan ikke bevæge sig over lange afstande, er iontransport relateret til mikroskopisk viskositeten af ​​segmenter af polymerkæderne. Transport af ioner langs polymerkæder skal overvinde to aktivering barrierer, begge er vist i figur 6 og 7. Den ene er hydrat af ioner ved de koordinerende EO enheder. Denne proces indebærer dannelse og bryde kemiske bindinger, har Arrhenius afhængighed, og ledningsevnen er givet ved
    σ A (E a / kT)
    hvor σ er ledningsevnen, A er en konstant, og E a er aktivering energi er forbundet med obligationer. Fordi ioner må tage afstand fra de koordinations websteder for at bevæge sig i den faste polymer, hvis obligationerne er for stærke, de kationer, bliver immobile. De kationpermeable polymer obligationer skal være stærk nok til salt opløsning, men svag nok to tillader kation mobilitet.
  4. Transporten af ​​ioner fra den ene koordinering sted til et andet. Denne proces er relateret til segmental bevægelse af polymeren, har Vogel-Tammann-Fulcher (VTF) afhængighed 22-25, og ledningsevnen er hvor T 0 er en referencetemperatur valgte generelt at være 50 K under Tg. Denne ligning viser, at termisk bevægelse over T 0 bidrager til at transportere proces, og hurtigere bevægelse forventes polymer med lav Tg. VTF proces er relateret til Tg, således hastighedsbegrænsende ved lave temperaturer. Ved høje temperaturer, bliver det segmentale bevægelse facile nok at Arrhenius processen bliver hastighedsbegrænsende.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Rumtemperaturen cellecyklus ydeevne er vist i figur 8. Den venstre plot viser og afladet profiler af celler med konventionel flydende elektrolyt (LP30) ved 15 mA / g, og GCE / bindemiddel ved 10 mA / g.. Figur 9 viser udledning spænding profiler af de faste polymer-cellerne ved stuetemperatur, 60 ° C, og 120 ° C ved anvendelse af en lav strøm af 0,05 C. udledning spænding profiler som funktion af specifik kapacitet er vist i figur 10, hvor afladningsstrøm er i uA og mærket ved siden af afladningskurven. Figur 10 viser dårlig prisen kapacitet ved stuetemperatur og meget bedre prisen kapacitet ved forhøjede temperaturer. Den energi tætheder (integrere udledning spænding med hensyn til specifik kapacitet) ved forskellige effekttætheder (multiplicere den konstante strøm med udledning spænding) er vist i Ragone plot i figur 11 for de forskellige temperatures.

Figur 1
Figur 1. Energitætheder for forskellige batterier 1..

Figur 2
Figur 2. En fuld lithium-ion celle under afladning.

Figur 3
Figur 3. POEM og PDMS.

Figur 4
Figur 4.. Den Syntetiseret podet copolymer.

Figur 5
Figur 5. Skematisk en fast polymerlithium batteri.

Figur 6
Figur 6.. Bidrag til ionmobilitet up> 18 år.

Figur 7
Figur 7. Ledningsevne POEM og POEA ved forskellige temperaturer.

Figur 8
Figur 8. Stuetemperatur Cycling 26.

Figur 9
Figur 9. Udledning spænding profiler ved forskellige temperaturer. Klik her for at se større figur .

Figur 10
Figur 10.. Udledning sats kapacitet ved forskellige temperaturer.m/files/ftp_upload/50067/50067fig10large.jpg "target =" _blank "> Klik her for at se større figur.

Figur 11
Figur 11. Ragone plot for polymer og flydende elektrolyt batterier ved forskellige temperaturer 26.

Tabel 1. Fælles Carbonate Opløsningsmidler.

Liste over akronymer

2,2 '-azobis (2-methylpropionitril) (AIBN)
Podecopolymer elektrolyt (GCE)
Diethylcarbonat (DEC)
Dimethylcarbonat (DMC)
Ethylenoxid (EO)
Ethylencarbonat (EF)
Ethylacetat (EA)
Glasovergangstemperatur (Tg)
Lithium-hexafluorphosphat (LiPF 6)
LP30 (LiPF 6 i EU: DMC i forholdet 1:1)
Lithium jern fosfat (LiFePO 4)

Lithium Hexafluoroarsenate (LiAsF 6)

Lithium-bis (trifluormethan) sulfonamid (LiTFSI)
Petroleum ether (PE)
Polydimethylsiloxan (PDMS)
Poly (oxyethylen) methacrylat (POEM)
Poly (oxyethylen) acrylat (POEA)
Propylencarbonat (PC)
Polyvinyldifluorid (PVDF)
Tetrahydrofuran (THF)
Vogel-Tammann-Fulcher (VTF)

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De LiFePO 4 / GCE / Li kurver viser en større overpotential end LiFePO 4 / LP30/Li kurver på både op-og afladning. Da GCE bruges som både elektrolyt og bindemiddel er ion overledning leveres til alle katode partikler, og næsten hele den praktiske bestemt kapacitet (150 mAh / g) var tilgængelige. Den teoretiske specifikke kapacitet på 170 mAh / g opnås ikke, da det er begrænset af lithium diffusion inden LiFePO 4 partikler, som er lav ved stuetemperatur. Den cyklende kapacitet til de første 50 dybe cykler vist i højre plot. De energieffektiviseringer i de første 5 cyklusser er lave (stor ladning / afladning kapacitet ratio), muligvis på grund af den reversible kapacitet tab relateret til dannelsen af ​​et passiveringslag på lithium anode. Den passivering film kunne være resultatet af reaktioner mellem lithium metal og resterende THF af CF 3 SO 3 - anioner, som er kendt for at producere LiF arter.

Ved både 60 ° C og 120 ° C, cellen udviser lav overspænding pga. hurtig polymer elektrolyt ledningsevne, og næsten fuld teoretisk specifik kapacitet kan tilgås. Fuld hastighed evne test af den faste polymer-celler blev også udført på disse tre temperaturer. Ved hver temperatur blev cellerne opladet ved en konstant strøm på 0,05 C (eller 25 W / kg overvejer katoden loading massefylde) og afladet ved højere strømme. Friske celler blev anvendt til hver udladestrømmen at isolere effekten af ​​kapaciteten fade. Satsen evne test af en celle med kommerciel flydende elektrolyt (LP30) blev også udført ved stuetemperatur. Den energi tætheder (integrere udledning spænding med hensyn til specifik kapacitet) ved forskellige effekttætheder (multiplicere den konstante strøm med udledning spænding) er vist i Ragone plot i figur 11 for de forskellige temperaturer. Figur 11 reflECTS tradeoff mellem energitæthed og effekttæthed. Ved store strømme, bliver cellen ydeevne diffusion begrænset og cellens kapacitet aftager. For LP30-baserede celler, blev der kun stuetemperatur indsamlet. I tilfælde af GCE-baserede celler, performance nær 60 ° C er af særlig interesse, da denne temperatur er i området smeltepunktet for PEO. Som angivet i figur 11 ved stuetemperatur energi tætheder af GCE og LP30-baserede celler er sammenlignelige ved lave effekttætheder. Da effekttæthed øges fra 25 til 50 W / kg, energitætheden af ​​GCE-baserede celler falder drastisk. Men ved forhøjede temperaturer (> 60 ° C), er faldet i energitæthed GCE-baserede celler med stigende effekttæthed betydeligt mindre på grund af den højere mobilitet i PEO-kæder. Over 60 ° C, udførelsen af ​​GCE-baserede celle bliver mindre afhængig af temperatur og sammenlignes med stuetemperatur ydeevneDe flydende elektrolyt-baserede celler.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Ingen interessekonflikter erklæret.

Acknowledgments

Forfatterne vil gerne takke Weatherford International for at yde økonomisk støtte.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
POEM Sigma Aldrich 26915-72-0  
POEA Sigma Aldrich 32171-39-4  
LiTFSI Sigma Aldrich 90076-65-6  
AIBN Sigma Aldrich 78-67-1  
EA Sigma Aldrich 141-78-6  
THF Sigma Aldrich 109-99-9  
PDMS Gelest 146632-07-7  
Argon Gas Air Gas Ultra high purity (Grade 5)
PE Sigma Aldrich 8032-32-4  
LiFePO4 Gelon  
Carbon black SuperP Super P
Lithium metal Alfa Aesar 7439-93-2  
PVDF binder resin Kynar Kynar
PVDF Separator Celgard  
LP30 Merck LiPF6 in EC:DMC
MACCOR battery tester MACCOR  
El-Cut EL-CELL  

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Tarascon, J. M., Armand, M. Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries. Nature. 414 (6861), 359-367 (2001).
  2. Scrosati, B., Hassoun, J., Sun, Y. Lithium-ion batteries. A look into the future. Energy Environ. Sci. 4 (9), 3287-3295 (2011).
  3. Goodenough, J. B., Kim, Y. Challenges for rechargeable batteries. J. Power Sources. 196 (16), 6688-6694 (2011).
  4. Wang, Y., He, P., Zhou, H. Olivine LiFePO4: development and future. Energy Environ. Sci. 4 (3), 805-817 (2011).
  5. Bruce, P. G., Scrosati, B., Tarason, J. Nanomaterials for rechargeable lithium batteries. Angew. Chem. 47 (16), 2930-2946 (2008).
  6. Choi, N., Yao, Y., Cui, Y., Cho, J. One dimensional Si/Sn - based nanowires and nanotubes for lithium-ion energy storage materials. J. Mater. Chem. 21 (27), 9825-9840 (2011).
  7. Jeong, G., Kim, Y. U., Kim, H., Kim, Y. J., Sohn, H. J. Prospective materials and applications for Li secondary batteries. Energy Environ. Sci. 4 (6), 1986-2002 (2011).
  8. Walker, C. W., Salomon, M. Improvement of ionic conductivity in plasticized PEO-Based solid polymer electrolytes. J. Electrochem. Soc. 140 (12), 3409-3412 (1993).
  9. Daniels, C., Besenhard, J. O. Handbook of battery materials. , Wiley-VCH GmbH & Co. Weinheim. (2011).
  10. Bard, A. J., Faulkner, L. R. Electrochemical methods: fundamentals and applications. , 2nd, John Wiley and sons. New York. 864 (2001).
  11. Newman, J., Thomas-Alyea, K. Electrochemical systems. , Wiley-Interscience. Hoboken. 672 (2004).
  12. Zu, C., Li, H. Thermodynamic analysis on energy densities of batteries. Energy Environ. Sci. 4 (8), 2614-2624 (2011).
  13. Balbuena, P., Wang, Y. Lithium-ion Batteries: solid-electrolyte interphase. , Imperial College Press. London. (2004).
  14. Appetecchi, G. B., Scaccia, S., Passerini, S. Investigation on the Stability of the Lithium-Polymer Electrolyte Interface. J. Electrochem. Soc. 147 (12), 4448-4452 (2000).
  15. Bruce, P. G., Krok, F. Characterisation of the electrode/electrolyte interfaces in cells of the type Li/PEO LiCF3SO3/V6O13 by ac impedance methods. Solid State Ionics. 36 (3-4), 171-174 (1989).
  16. Huggins, R. Energy Storage. , Springer. New York. 400 (2010).
  17. Lee, S., Schömer, M., Peng, H., Page, K. A., Wilms, D., Frey, H., Soles, C. L., Yoon, D. Y. Correlations between ion conductivity and polymer dynamics in hyperbranched poly(ethylene oxide) llectrolytes for lithium-ion batteries. Chem. Mater. 23 (11), 2685-2688 (2011).
  18. Trapa, P. E., Reyes, A. B., Das Gupta, R. S., Mayes, A. M., Sadoway, D. R. Polarization in cells containing single-ion graft copolymer electrolytes. J. Electrochem. Soc. 153 (6), 1098-1101 (2006).
  19. Trapa, P. E., Won, Y. Y., Mui, S. C., Olivetti, E. A., Huang, B., Sadoway, D. R., Mayes, A. M., Dallek, S. Rubbery graft copolymer electrolytes for solid-state thin-film lithium batteries. J. Electrochem. Soc. 152 (1), A1-A5 (2005).
  20. Walker, C. W., Salomon, M. Improvement of ionic conductivity in plasticized peo-based solid polymer electrolytes. J. Electrochem. Soc. 140 (12), 3409-3412 (1993).
  21. Bard, A. J., Faulkner, L. R. Electrochemical methods: fundamentals and applications. , 2nd, John Wiley and sons. New York. 864 (2001).
  22. Michnick, R. B., Rhoads, K. G., Sadoway, D. R. Relative dielectric constant measurements in the butyronitrile-chloroethane system at subambient temperatures. J. Electrochem. Soc. 144 (7), 2392-2398 (1997).
  23. Orazem, M. E., Tribollet, B. Electrochemical impedance spectroscopy. , John Wiley & Sons. Hoboken. (2008).
  24. Cogger, N. D., Evans, N. J. An introduction to electrochemical impedance measurement. Technical Note, Solartron Analytical Technical Report. No. 6, Available for download at: http://www.solartronanalytical.com/Literature/Technical-Notes.aspx (1999).
  25. Marzantowiz, M., Dygas, J. R., Krok, F. Impedance of interface between PEO:LiTFSI polymer electrolyte and blocking electrodes. Electrochim. Acta. 53 (25), 7417-7425 (2008).
  26. Clarson, S. J., Semlyen, J. A. Studies of cyclic and linear poly(dimethyl-siloxanes): 21. high temperature thermal behavior. Polymer. 27 (1), 91-95 (1986).

Tags

Materials Science Fysik Kemi Kemiteknik kemi og materialeteknologi Engineering Lithium batterier polymerelektrolytter Polyethylenoxid Graft Copolymerer LiFePO Syntese polymerer
Solid-state podningscopolymer Elektrolytter for lithium batteri applikationer
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hu, Q., Caputo, A., Sadoway, D. R.More

Hu, Q., Caputo, A., Sadoway, D. R. Solid-state Graft Copolymer Electrolytes for Lithium Battery Applications. J. Vis. Exp. (78), e50067, doi:10.3791/50067 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter