Poly(propylene carbonate)-based Polymer Electrolyte with an Organic Cathode for Stable All-Solid-State Sodium Batteries

Huifang Fei Yongpeng Liu Chuanliang Wei Yuchan Zhang Jinkui Feng Chuanzhong Chen Huijun Yu

Citation:  Fei Huifang, Liu Yongpeng, Wei Chuanliang, Zhang Yuchan, Feng Jinkui, Chen Chuanzhong, Yu Huijun. Poly(propylene carbonate)-based Polymer Electrolyte with an Organic Cathode for Stable All-Solid-State Sodium Batteries[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2020, 36(5): 190501. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905015 shu

基于聚碳酸丙烯酯基聚合物电解质和有机正极的全固态钠电池

    通讯作者: 冯金奎, jinkui@sdu.edu.cn
    陈传忠, czchen@sdu.edu.cn
    于慧君, yhj2001@sdu.edu.cn
  • 基金项目:

    泰山学者项目 tsqn201812002

    山东省自然科学基金(ZR2017MB001), 山东大学青年学者项目(2016WLJH03), 泰山学者项目(tsqn201812002和ts201511004), 广东省公益研究与能力建设专项资金(2017A020211022和2017A010102001)资助

    广东省公益研究与能力建设专项资金 2017A020211022

    泰山学者项目 ts201511004

    山东大学青年学者项目 2016WLJH03

    广东省公益研究与能力建设专项资金 2017A010102001

    山东省自然科学基金 ZR2017MB001

摘要: 聚碳酸酯具有较高的介电常数和较强极性的碳酸酯基团,是一类高性能的聚合物固态电解质,但是它在全固态钠离子电池体系中的研究非常少。本文以简便的方法成功制备出了聚碳酸丙烯酯基全固态聚合物电解质,并研究了该全固态电解质在以3, 4, 9, 10-苝四甲酸二酐为正极的有机全固态钠电池中的应用。这种全固态聚合物电解质在钠离子电池中的应用能够有效提高钠离子电池的安全性,防止过充、电解液泄露甚至爆炸等一系列不安全因素带来的隐患。结果表明:这种聚碳酸丙烯酯基全固态聚合物电解质在室温下具有较高的电导率,并且循环前后的阻抗测试说明了该电解质与有机正极具有良好的兼容性。取代了传统液体有机电解液后,该全固态钠电池在室温下展示出了优异的循环性能,循环50周后,容量保持率为99.1%;然而,同类型的液体电池遭受了严重的容量衰减,循环50周后容量只有24.6 mAh·g-1,容量保持率仅为20.5%。

English

    1. [1]

      Ding, J.; Wang, H.; Li, Z.; Kohandehghan, A.; Cui, K.; Xu, Z.; Zahiri, B.; Tan, X.; Lotfabad, E. M.; Olsen, B. C.; Mitlin, D. ACS Nano 2013, 7, 11004. doi: 10.1021/nn404640c

    2. [2]

      Zhou, D.; Ni J.; Li, L. Nano Energy 2019, 57, 711. doi: 10.1016/j.nanoen.2019.01.010

    3. [3]

      Sångeland, C.; Mogensen, R.; Brandell, D.; Mindemark, J. ACS Appl. Polym. Mater. 2019, 1, 825. doi: 10.1021/acsapm.9b00068

    4. [4]

      Hou, W.; Guo, X.; Shen, X.; Amine, K.; Yu, H.; Lu, J. Nano Energy 2018, 52, 279. doi: 10.1016/j.nanoen.2018.07.036

    5. [5]

      赵明宇, 朱琳, 付博文, 江素华, 周永宁, 宋云.物理化学学报, 2019, 35, 193. doi: 10.3866/PKU.WHXB201801241Zhao, M.; Zhu, L.; Fu, B.; Jiang, S.; Zhou, Y.; Song, Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2019, 35, 193. doi: 10.3866/PKU.WHXB201801241

    6. [6]

      刘双, 邵涟漪, 张雪静, 陶占良, 陈军.物理化学学报, 2018, 34, 581. doi: 10.3866/PKU.WHXB201711222Liu, S.; Shao, L.; Zhang, X.; Tao, Z.; Chen, J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34, 581. doi: 10.3866/PKU.WHXB201711222

    7. [7]

      程振杰, 毛亚云, 董庆雨, 金锋, 沈炎宾, 陈立桅.物理化学学报, 2019, 35, 868. doi: 10.3866/PKU.WHXB201811033Cheng, Z.; Mao, Y.; Dong, Q.; Jin, F.; Shen, Y.; Chen, L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2019, 35, 868. doi: 10.3866/PKU.WHXB201811033

    8. [8]

      Yue, J.; Zhu, X.; Han, F.; Fan, X.; Wang, L.; Yang, J.; Wang, C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 39645. doi: 10.1021/acsami.8b12610

    9. [9]

      Zhou, C.; Bag, S.; Thangadurai, V. ACS Energy Lett. 2018, 3, 2181. doi: 10.1021/acsenergylett.8b00948

    10. [10]

      马强, 胡勇胜, 李泓, 陈立泉, 黄学杰, 周志彬.物理化学学报, 2018, 34, 213. doi: 10.3866/PKU.WHXB201707172Ma, Q.; Hu, Y.; Li, H.; Chen, L.; Huang, X.; Zhou, Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34, 213. doi: 10.3866/PKU.WHXB201707172

    11. [11]

      Zhang, J.; Yang, J.; Dong, T.; Zhang, M.; Chai, J.; Dong, S.; Wu, T.; Zhou, X.; Cui, G. Small 2018, 14, 1800821. doi: 10.1002/smll.201800821

    12. [12]

      Huang, S.; Cui, Z.; Qiao, L.; Xu, G.; Zhang, J.; Tang, K.; Liu, X.; Wang, Q.; Zhou, X.; Zhang, B.; Cui, G. Electrochim. Acta 2019, 299, 820. doi: 10.1016/j.electacta.2019.01.039

    13. [13]

      Yue, L.; Ma, J.; Zhang, J.; Zhao, J.; Dong, S.; Liu, Z.; Cui, G.; Chen, L. Energy Storage Mater. 2016, 5, 139. doi: 10.1016/j.ensm.2016.07.003

    14. [14]

      Xiao, Z.; Zhou, B.; Wang, J.; Zuo, C.; He, D.; Xie, X.; Xue, Z. J. Membrane Sci. 2019, 576, 182. doi: 10.1016/j.memsci.2019.01.051

    15. [15]

      Xu, X.; Hou, G.; Nie, X.; Ai, Q.; Liu, Y.; Feng, J.; Zhang, L.; Si, P.; Guo, S.; Ci, L. J. Power Sources 2018, 400, 212. doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.08.016

    16. [16]

      Park, C.; Ahn, J.; Ryu, H.; Kim, K.; Ahn, H. Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9, A123. doi: 10.1149/1.2164607

    17. [17]

      Zhang, J.; Zhao, J.; Yue, L.; Wang, Q.; Chai, J.; Liu, Z.; Zhou, X.; Li, H.; Guo, Y.; Cui, G.; Chen, L. Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1501082. doi: 10.1002/aenm.201501082

    18. [18]

      Zhang, Y.; Wang, J.; Riduan, S. N. J. Mater. Chem. A 2016, 4, 1492. doi: 10.1039/c6ta05231b

    19. [19]

      Li, C.; Deng, Q.; Tan, H.; Wang, C.; Fan, C.; Pei, J.; Cao, B.; Wang, Z.; Li, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 27414. doi: 10.1021/acsami.7b08974

    20. [20]

      Wang, H. G.; Zhang, X. B. Chem. Eur. J. 2018, 24, 18235. doi: 10.1002/chem.201802517

    21. [21]

      Wang, H.; Yuan, S.; Si, Z.; Zhang, X. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 3160. doi: 10.1039/c5ee02589c

    22. [22]

      Banda, H.; Damien, D.; Nagarajan, K.; Raj, A.; Hariharan, M.; Shaijumon, M. M. Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1701316. doi: 10.1002/aenm.201701316

    23. [23]

      Fei, H.; Liu, Y.; An, Y.; Xu, X.; Zeng, G.; Tian, Y.; Ci, L.; Xi, B.; Xiong, S.; Feng, J. J. Power Sources 2018, 399, 294. doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.07.124

    24. [24]

      Deng, W.; Yu, J.; Qian, Y.; Wang, R.; Ullah, Zaka; Zhu, S.; Chen, M.; Li, W.; Guo, Y.; Li, Q.; Liu, L. Electrochim. Acta 2018, 282, 24. doi: 10.1016/j.electacta.2018.06.033

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  • 发布日期:  2020-05-15
  • 收稿日期:  2019-05-02
  • 接受日期:  2019-06-24
  • 修回日期:  2019-06-06
  • 网络出版日期:  2019-05-27
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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