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A Cellulose/Polyethylene Oxide Gel Polymer Electrolyte with Enhanced Mechanical Strength and High Ionic Conductivity for Lithium-Ion Batteries
Advanced Materials Technologies ( IF 6.4 ) Pub Date : 2023-03-21 , DOI: 10.1002/admt.202202002 Chunxing Li 1 , Liqi Ou 1 , Yi Liu 1 , Linhe Xu 1 , Shuang Zhou 1 , Liping Guo 1 , Hao Liu 1 , Ze Zhang 1 , Meng Cui 1 , Gang Chen 1 , Jianlin Huang 1 , Jinsong Tao 1
Advanced Materials Technologies ( IF 6.4 ) Pub Date : 2023-03-21 , DOI: 10.1002/admt.202202002 Chunxing Li 1 , Liqi Ou 1 , Yi Liu 1 , Linhe Xu 1 , Shuang Zhou 1 , Liping Guo 1 , Hao Liu 1 , Ze Zhang 1 , Meng Cui 1 , Gang Chen 1 , Jianlin Huang 1 , Jinsong Tao 1
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Polyethylene oxide (PEO) gel polymer electrolyte (GPE) is a promising electrolyte for rechargeable lithium-ion batteries (LIBs). However, they still suffer from weak mechanical properties and low ionic conductivity. Here, a novel hybrid GPE with enhanced mechanical properties and superior ionic conductivity is developed by introducing regenerated cellulose (RC) into PEO. Benefiting from the 3D porous interconnected network structure of cellulose aerogels, the obtained PEO-RC GPEs exhibit improved mechanical strength (up to 40 MPa), increased electrolyte absorption ability, excellent ionic conductivity (4.34 × 10−3 S cm−1), and remarkable Li-ion transfer number (0.60). As a result, a rechargeable LIB assembled with LiFePO4/GPEs/Li demonstrates a high initial discharge capacity of 149.3 mAh g−1 at 0.2 C and an impressive capacity of 141.3 mAh g−1 (94.6% capacity retention) after 100 cycles. This work provides a new route to the design and synthesis of novel GPEs toward next-generation safe rechargeable LIBs.
中文翻译:
一种用于锂离子电池的具有增强机械强度和高离子电导率的纤维素/聚氧化乙烯凝胶聚合物电解质
聚环氧乙烷 (PEO) 凝胶聚合物电解质 (GPE) 是一种很有前途的可充电锂离子电池 (LIB) 电解质。然而,它们仍然存在机械性能差和离子电导率低的问题。在这里,通过将再生纤维素 (RC) 引入到 PEO 中,开发了一种具有增强的机械性能和优异的离子电导率的新型杂化 GPE。得益于纤维素气凝胶的 3D 多孔互连网络结构,所获得的 PEO-RC GPE 表现出更高的机械强度(高达 40 MPa)、更高的电解质吸收能力、优异的离子电导率(4.34 × 10 -3 S cm -1 ),以及卓越的锂离子转移数 (0.60)。因此,用 LiFePO 4组装的可充电 LIB/GPEs/Li 在 0.2 C 时表现出 149.3 mAh g -1的高初始放电容量,在 100 次循环后具有 141.3 mAh g -1 的令人印象深刻的容量(94.6% 的容量保持率)。这项工作为设计和合成新型 GPE 以实现下一代安全可充电 LIB 提供了一条新途径。
更新日期:2023-03-25
中文翻译:
一种用于锂离子电池的具有增强机械强度和高离子电导率的纤维素/聚氧化乙烯凝胶聚合物电解质
聚环氧乙烷 (PEO) 凝胶聚合物电解质 (GPE) 是一种很有前途的可充电锂离子电池 (LIB) 电解质。然而,它们仍然存在机械性能差和离子电导率低的问题。在这里,通过将再生纤维素 (RC) 引入到 PEO 中,开发了一种具有增强的机械性能和优异的离子电导率的新型杂化 GPE。得益于纤维素气凝胶的 3D 多孔互连网络结构,所获得的 PEO-RC GPE 表现出更高的机械强度(高达 40 MPa)、更高的电解质吸收能力、优异的离子电导率(4.34 × 10 -3 S cm -1 ),以及卓越的锂离子转移数 (0.60)。因此,用 LiFePO 4组装的可充电 LIB/GPEs/Li 在 0.2 C 时表现出 149.3 mAh g -1的高初始放电容量,在 100 次循环后具有 141.3 mAh g -1 的令人印象深刻的容量(94.6% 的容量保持率)。这项工作为设计和合成新型 GPE 以实现下一代安全可充电 LIB 提供了一条新途径。