Lithium-Ion Battery Solid Electrolytes Based on Poly(vinylidene Fluoride)–Metal Thiocyanate Ionic Liquid Blends

材料科学 离子液体 金属锂 氟化物 电解质 锂(药物) 离子 硫氰酸盐 电池(电) 金属 氟化锂 无机化学 电极 有机化学 冶金 化学 医学 功率(物理) 物理 物理化学 量子力学 内分泌学 催化作用
作者
João P. Serra,Arkaitz Fidalgo‐Marijuan,João C. Barbosa,Daniela M. Correia,Renato Gonçalves,José Porro,S. Lanceros‐Méndez,Carlos M. Costa
出处
期刊:ACS applied polymer materials [American Chemical Society]
卷期号:4 (8): 5909-5919 被引量:7
标识
DOI:10.1021/acsapm.2c00789
摘要

Solid polymer electrolytes (SPEs) are required to improve battery safety through the elimination of the liquid electrolyte solution in current batteries. This work is focused on the development of a hybrid SPE based on poly(vinylidene fluoride), PVDF, and 1-butyl-3-methylimidazolium cobalt(II) isothiocyanate, [BMIM]2[(SCN)4Co] magnetic ionic liquid (MIL), and its battery cycling behavior at room temperature. The addition of MIL in filler contents up to 40 wt % to the PVDF matrix does not influence the compact morphology of the samples obtained by solvent casting. The polar β-phase of PVDF increases with increasing MIL content, whereas the degree of crystallinity, thermal degradation temperature, and mechanical properties of the MIL/PVDF blends decrease with increasing MIL content. The ionic conductivity of the MIL/PVDF blends increases both with temperature and MIL content, showing the highest ionic conductivity of 7 × 10–4 mS cm–1 at room temperature for the MIL/PVDF blend with 40 wt % of MIL. The cathodic half-cells prepared with this blend as SPE show good reversibility and excellent cycling behavior at different C-rates, with a discharge capacity of 80 mAh g–1 at a C/10-rate with a Coulombic efficiency of 99%. The developed magnetic SPE, with excellent performance at room temperature, shows potential for the implementation of sustainable lithium-ion batteries, which can be further tuned by the application of an external magnetic field.

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