基于γ⁶⁰Co辐照技术原位制备高性能聚乙二醇二丙烯酸酯基准固态电解质

摘要

[目的]为解决固态电解质中离子传输缓慢、电极和电解质界面接触不良等问题，通过γ ⁶⁰Co辐照技术原位制备高性能准固态电解质.[方法]以聚乙二醇二丙烯酸酯[poly （ethylene glycol） diacrylate, PEGDA]为单体，碳酸酯基液态电解质为增塑剂和氧化铝涂覆的聚酰亚胺（PI@Al₂O₃）隔膜为支撑膜，利用γ射线电离辐照技术实现原位固化，制得PEGDA基准固态电解质（PEGDA-based quasi solid electrolyte, PEGDA-QSE）,考察PEGDA的质量分数和辐照剂量对制备的PEGDA-QSE性能的影响，并对优化条件下制得的PEGDA-QSE进行物性表征和电化学性能测试.[结果]液态高亲和性单体PEGDA经过γ射线辐照之后原位交联形成三维结构，并将液态小分子固定在其中，减少泄露以及燃烧风险.内部的小分子起到辅助离子传输、提升离子传导的作用.在PEGDA质量分数为10%、辐照剂量为30 kGy的条件下制备的PEGDA-QSE展现出优异的电化学性能和安全性能.其室温离子电导率为0.69 mS/cm,电化学窗口为4.7 V.所组装的磷酸铁锂半电池在0.5 C倍率下稳定循环300圈，循环后容量为147.3 mAh/g.软包电池在机械断裂条件下依然可以正常工作.[结论]本研究基于γ ⁶⁰Co辐照技术原位制备的PEGDA-QSE具有高离子电导率、优异的界面接触和安全性能等特点，为高性能固态锂电池的设计提供了一种可行的解决方案.

关键词

准固态电解质 / γ ⁶⁰Co辐照 / 原位固化 / 锂电池

基金资助

国家重点研发计划(2021YFB2400300); 国家自然科学基金(21875195); 中央高校基础科研经费(20720190040)