Feabhsaíonn breiseáin nua feidhmíocht teocht íseal cadhnraí ian litiam

Is próiseas é Figiúr 1 chun an breiseán a shintéisiú.Go príomha, déantar an slabhra móilíneach leachtach ianach a ghreamú ar an nanasféar polymethyl methacrylate (PMMA) trí imoibriú chun príomh-struchtúr cosúil le scuab a fhoirmiú, agus ansin scaiptear an struchtúr in aicéatáit eitile (MA).Agus déantar córas nua leictrilít a fhoirmiú i dtuaslagóir measctha de charbónáit próipiléine (PC).Mar a thaispeántar i bhFíor 2a, laghdaítear seoltacht an leictrilít de réir mar a laghdaíonn an teocht, agus tá seoltacht an leictrilít ina bhfuil aicéatáit eitile i bhfad níos airde ná an leictrilít ag baint úsáide as ach carbónáit próipiléine mar an tuaslagóir, mar gheall ar an reophointe réasúnta íseal ( Cuireann -96 ° C) agus slaodacht (0.36 cp) d'aicéatáit eitile chun cinn gluaiseacht tapa na n-ian litiam ag teocht íseal.Is féidir a fheiceáil ó Fíor 2b go dtiocfaidh méadú ar shlaodacht an leictrilít tar éis an breiseán deartha (PMMA-IL-TFSI) a chur leis, ach ní dhéanann an méadú ar shlaodacht difear do sheoltacht an leictrilít.Suimiúil go leor, tá méadú suntasach ar sheoltacht an leictrilít mar thoradh ar an mbreiseán a chur leis.Tá sé seo mar gheall ar: 1) Cosc ar an leacht ianach soladú an leictrilít ag teochtaí ísle.Laghdaíonn an éifeacht plaisteachú de bharr láithreacht leacht ianach teocht trasdula chéim ghloine an chórais leictrilít (Fíor 2c), agus mar sin tá an seoladh ian níos éasca faoi choinníollacha teocht íseal;2) Is féidir struchtúr micreasféar PMMA atá grafaithe ag leacht ianach a mheas mar “seoltóir aon-ian” é.Méadaíonn cur leis an mbreiseán go mór méid na n-ian litiam atá ag gluaiseacht go saor sa chóras leictrilít, rud a mhéadaíonn seoltacht an leictrilít ag teocht an tseomra chomh maith le teocht íseal.

Fíor 1. Bealach sintéiseach le haghaidh breiseáin.

Fíor 2. (a) Seoltacht an leictrilít mar fheidhm teochta.(b) Slaodacht an chórais leictrilít ag teochtaí difriúla.(c) anailís DSC.

Ina dhiaidh sin, rinne na húdair comparáid idir feidhmíocht leictriceimiceach dhá chóras leictrilít ina bhfuil breiseáin agus gan aon bhreiseáin ag coinníollacha teocht íseal éagsúla.Is féidir a fheiceáil ó Fíor 3, tar éis 90 timthriall a chur i gcúrsaíocht ar dhlús reatha 0.5 C, nach bhfuil aon difríocht shuntasach idir cumas an dá chóras leictrilít ag 20 °C.De réir mar a íslítear an teocht, taispeánann an leictrilít ina bhfuil an breiseán feidhmíocht timthriall níos fearr ná an leictrilít gan an breiseán.Ag 0 ° C, -20 ° C agus -40 ° C, is féidir le cumas an leictrilít ina bhfuil an breiseán tar éis rothaíochta 107, 84 agus 48 mA / g a bhaint amach, i bhfad níos airde ná cumas an leictrilít gan bhreiseáin tar éis rothaíochta ag éagsúla. teocht (faoi seach Ag 94, 40 agus 5 mA/g), agus d'fhan an éifeachtúlacht coulombic tar éis 90 timthriallta den leictrilít ina raibh an breiseán ag 99.5%.Déanann Fíor 4 comparáid idir feidhmíocht ráta an dá chóras ag 20 ° C, -20 ° C, agus -40 ° C. Tá laghdú ar theocht ina chúis le laghdú ar chumas na ceallraí, ach tar éis an breiseán a chur leis, tá an ráta tá feidhmíocht na ceallraí feabhsaithe go mór.Mar shampla, ag -20 ° C, is féidir leis an gceallraí ina bhfuil an breiseán fós cumas 38 mA/g a bhaint amach ag dlús reatha 2 C, agus nach bhfuil an ceallraí gan an breiseán ag obair i gceart ag 2 C.

Fíor 3. Feidhmíocht thimthriallach agus éifeachtúlacht coulombic na ceallraí ag teochtaí éagsúla: (a, c) leictrilít ina bhfuil breiseáin;(b, d) leictrilít gan breiseáin.

Fíor 4. Feidhmíocht ráta na ceallraí ag teochtaí éagsúla: (a, b, c) leictrilít le breiseáin;(d, e, f) leictrilít gan breiseáin.

Mar fhocal scoir, rinne na húdair tuilleadh imscrúduithe ar na meicníochtaí bunúsacha trí bhreathnóireacht SEM agus tástáil EIS, agus shoiléirigh siad na cúiseanna a d'fhéadfadh a bheith ann le breiseáin a bheith ann chun go mbeadh feidhmíocht leictriceimiceach den scoth ag an gceallraí ag teocht íseal: 1) Cuireann struchtúr PMMA-IL-TFSI bac ar sholadú leictrilít agus Mar thoradh ar mhéadú ar mhéid na n-ian litiam atá ag gluaiseacht go saor sa chóras, méadóidh an leictrilít go mór ag teocht íseal;2) moilleann méadú na n-ian litiam atá ag gluaiseacht faoi shaoirse an éifeacht polaraithe le linn muirir agus urscaoilte, rud a chruthaíonn scannán cobhsaí SEI;3) láithreacht leachtanna ianach Déantar an scannán SEI níos seoltaí agus cuireann sé gluaiseacht na n-ian litiam chun cinn tríd an scannán SEI, chomh maith le haistriú muirear tapa.Is féidir a fheiceáil ó Fíor 5 go bhfuil an scannán SEI déanta ag an gcóras leictrilít ina bhfuil an breiseán níos cobhsaí agus níos daingean, agus níl aon damáiste agus scoilteanna soiléir tar éis an timthriall, agus déantar imoibriú breise ar an leictrilít agus ar an leictreoid.De réir anailís EIS (Fíor 6), i gcodarsnacht leis sin, tá RSEI níos lú agus RCT níos lú ag córais leictrilít ina bhfuil breiseáin, rud a léiríonn friotaíocht níos lú hiain litiam trasna an scannáin SEI agus ascnamh níos tapúla ó SEI go dtí an leictreoid.

Figiúr 5. Grianghraf SEM den bhileog litiam tar éis dheireadh an timthrialla ag -20 ° C (a, c, d, f) agus -40 ° C (b, e): (a, b, c) tá breiseáin ann;(d, e , f) nach bhfuil aon bhreiseáin ann.

Fíor 6. Tástáil EIS ag teochtaí éagsúla.

Foilsíodh an t-alt san irisleabhar a bhfuil cáil idirnáisiúnta air ACS Applied Energy Materials.Chuir an Dr Li Yang, an chéad údar ar an bpáipéar, an phríomhobair i gcrích.