Gel Polymer Electrolytes Based on Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) and Salt-Concentrated Electrolytes for High-Voltage Lithium Metal Batteries

六氟丙烯 电解质 聚合物电解质 锂(药物) 金属锂 材料科学 盐(化学) 聚合物 无机化学 离子电导率 化学 电极 复合材料 共聚物 有机化学 医学 物理化学 四氟乙烯 内分泌学
作者
Yuta Maeyoshi,Kazuki Yoshii,Hikaru Sano,Hikarí Sakaebe,Ryota Tamate,Tomoaki Kaneko,Keitaro Sodeyama
出处
期刊:ACS applied polymer materials [American Chemical Society]
卷期号:7 (3): 1629-1638 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acsapm.4c03396
摘要

Although high-voltage lithium (Li) metal batteries are promising next-generation energy storage devices, their practical use is hindered by their poor cycling stability owing to low electrolyte compatibility with both Li metal anodes and 5 V-class cathodes. In this study, we report that the gelation of salt-concentrated electrolytes with weakly coordinating poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP) effectively improves the cycling stability of high-voltage Li metal batteries. The PVDF-HFP-based gel polymer electrolyte with a salt-concentrated electrolyte comprising lithium bis(fluorosulfonyl)amide (LiFSA) and sulfolane (SL) achieves a high Coulombic efficiency and dense deposition morphology of Li metal anodes, along with sufficient oxidation stability against 5 V-class cathodes. Experimental and computational analyses show that the solvation structures of SL–Li+–FSA–, similar to those in the original concentrated electrolyte, are maintained in the PVDF-HFP matrix, which leads to the formation of a low-resistance solid electrolyte interphase (SEI) rich in lithium fluoride and sulfur compounds. These findings indicate that the low-resistance SEI in the gel polymer electrolyte promotes dense Li deposits, which suppresses electrolyte decomposition and inactive Li formation, improving the Coulombic efficiency of Li metal anodes. We demonstrate that the stable cycling of a Li metal battery with a 5 V-class LiNi0.5Mn1.5O4 cathode is enabled by the gel electrolyte, which inhibits the deposition of transition metals dissolved from the cathode onto the anode. This electrolyte and interface design is an effective strategy for developing 5 V-class Li metal batteries and can be applied to other high-energy-density metal batteries with high-voltage cathodes.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
疯狂的醉波完成签到 ,获得积分10
1秒前
liushikai应助No采纳,获得20
1秒前
1秒前
科研小王发布了新的文献求助20
2秒前
2秒前
2秒前
蓝天发布了新的文献求助10
2秒前
蓝莓发布了新的文献求助10
2秒前
yunfulu29发布了新的文献求助10
3秒前
复杂的千柳完成签到,获得积分10
3秒前
熊仔仔熊应助老北京采纳,获得10
3秒前
Ava应助老迟到的机器猫采纳,获得10
3秒前
3秒前
4秒前
wen完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
bkagyin应助大汤圆圆采纳,获得10
4秒前
李健应助卡比兽采纳,获得10
4秒前
Pepsi完成签到,获得积分10
5秒前
大模型应助椒盐土豆采纳,获得10
5秒前
5秒前
直率的千柔完成签到,获得积分10
5秒前
任性的曼卉完成签到,获得积分10
6秒前
Akim应助冰中采纳,获得10
6秒前
6秒前
7秒前
7秒前
Wang完成签到 ,获得积分10
7秒前
科研通AI6.3应助MADAO采纳,获得10
7秒前
Nature关注了科研通微信公众号
8秒前
KKwang发布了新的文献求助10
8秒前
KKwang发布了新的文献求助10
8秒前
kkl发布了新的文献求助10
9秒前
科研通AI6.2应助huang采纳,获得10
9秒前
傅双庆完成签到,获得积分0
9秒前
老夫子完成签到,获得积分10
10秒前
pp发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
蓝莓完成签到,获得积分10
10秒前
Jasper应助鹌鹑大王采纳,获得10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6023821
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7653041
关于积分的说明 16174203
捐赠科研通 5172300
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2767456
邀请新用户注册赠送积分活动 1750917
关于科研通互助平台的介绍 1637326