A Liquid-Free Poly(butylene oxide) Electrolyte for Near-Room-Temperature and 4-V Class All-Solid-State Lithium Batteries
Notice bibliographique
Résumé
Solid polymer electrolyte (SPE) is a promising class of solid electrolytes for building All-solid-state lithium batteries (ASSLBs) due to their flexibility and compatibility with electrodes. However, the requirement of an elevated operating temperature (> 60 oC), the high-voltage instability, and mechanical vulnerability to Li dendrites penetration remain major drawbacks for the most commonly used poly(ethylene oxide) (PEO) based SPEs. Our group is making efforts to improve the PEO based ASSLBs from various approaches, including glass fiber reinforcement and vertically-aligned composite polymer electrode to realize high areal capacity [1], self-healing electrostatic shielding additive for Li dendrites suppression [2], hierarchical hybrid electrolytes of “ceramic-in-polymer” and “polymer-in-ceramic” [3], and atomic layer deposited interfacial protection for polysulfides inhibition. More inspiring strategies are discussed in details in our recent review on solid-state hybrid electrolytes [4], but polymer electrolytes without liquid phases rarely afford feasible battery performance near room temperature. Alternatively, poly(butylene oxide) (PBO) is another promising member of the polyether family that PEO belongs to. Although PBO based SPEs have been previously reported to have favorable ionic conductivity at room temperature, its application in ASSLBs is scarce, probably due to challenges of engineering methodology and interfacial instability with electrodes. Herein, we develop a solvent-free route for fabricating PBO SPE membranes for application in ASSLBs with feasible performance near room temperature. We also demonstrate a facile activation method to stabilize the electrode/electrolyte interface for the PBO based ASSLBs. As a result, the ASSLB with PBO SPE and a LiFePO4 cathode delivers a stable specific capacity of ~140 mAh g-1 at 0.1C with almost 100% retention after 100 cycles at ~28 oC. Moreover, in spite of the poor high-voltage stability of PEO, we found that the PBO SPE demonstrates good compatibility with 4-V class cathodes without extra modifications, achieving good cycling stability with LiCoO2 and LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 cathodes. For extended application, interfacial protection based on PBO SPEs can futher enable Li metal compatibility for the superionic halide solid electrolytes (which exhibit highly promising performance with high-voltage cathodes but fall short of low-potential stability [5-6]). The versatile applications of PBO SPEs shall lead to new opportunities for high-performance ASSLBs. References 1. X. Yang, Q. Sun, C. Zhao, X. Gao, K. Adair, Y. Liu, J. Luo, et al., Nano Energy , 2019, 61, 567-575 2. X. Yang, Q. Sun, C. Zhao, X. Gao, K. Adair, Y. Zhao, J. Luo, et al., Energy Storage Materials , 2019, 22, 194-199 3. H. Huo, Y. Chen, J. Luo, X. Yang, X. Guo and X. Sun, Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1804004. 4. J. Liang, J. Luo, Q. Sun, X. Yang, R. Li, X. Sun, Energy Storage Materials , 2019, 21, 308-334 5. X. Li, J. Liang, J. Luo, M. Norouzi Banis, C. Wang, W. Li, et al., Energy Environ. Sci. , 2019,12, 2665-2671 6. X. Li, J. Liang, N. Chen, J. Luo, K. Adair, C. Wang, et al., Angew. Chem. 2019, 131, 16579.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».