A PVDF/g−C3N4-Based Composite Polymer Electrolytes for Sodium-Ion Battery

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作者
Kewei Shu,Jiazhen Zhou,Xiaojing Wu,Xuan Liu,Liyu Sun,Yu Wang,Siyu Tian,Huizhu Niu,Yihao Duan,Guangyu Hu,Haihua Wang
出处
期刊:Polymers [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:15 (9): 2006-2006 被引量:11
标识
DOI:10.3390/polym15092006
摘要

As one of the most promising candidates for all-solid-state sodium-ion batteries and sodium-metal batteries, polyvinylidene difluoride (PVDF) and amorphous hexafluoropropylene (HFP) copolymerized polymer solid electrolytes still suffer from a relatively low room temperature ionic conductivity. To modify the properties of PVDF-HEP copolymer electrolytes, we introduce the graphitic C3N4 (g-C3N4) nanosheets as a novel nanofiller to form g-C3N4 composite solid polymer electrolytes (CSPEs). The analysis shows that the g-C3N4 filler can not only modify the structure in g-C3N4CSPEs by reducing the crystallinity, compared to the PVDF-HFP solid polymer electrolytes (SPEs), but also promote a further dissociation with the sodium salt through interaction between the surface atoms of the g-C3N4 and the sodium salt. As a result, enhanced electrical properties such as ionic conductivity, Na+ transference number, mechanical properties and thermal stability of the composite electrolyte can be observed. In particular, a low Na deposition/dissolution overpotential of about 100 mV at a current density of 1 mA cm-2 was found after 160 cycles with the incorporation of g-C3N4. By applying the g-C3N4 CSPEs in the sodium-metal battery with Na3V2(PO4)3 cathode, the coin cell battery exhibits a lower polarization voltage at 90 mV, and a stable reversible capacity of 93 mAh g-1 after 200 cycles at 1 C.
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