abstrait

dans cette étude ,, un terpolymère pentabloc liquide ionique polymérisé conducteur d'ions lithium (PILPTP) a été étudié comme un la batterie électrolyte (xiamen tmaxcn inc.) pour les batteries lithium-ion. le terpolymère pentabloc ABCBA, poly(tbs-b-ep-b-ms-b-ep-b-tbs) (tbs u003d tert-butyl-styrène ; EP u003d éthylène-r-propylène ; MS u003d 4-méthylstyrène) , a été bromé et quaternisé pour attacher de manière covalente deux cations différents (méthylimidazolium et méthylpyrrolidinium) au bloc C et ensuite ion échangé pour former deux pilptps différents échangés par tfsi (mpyr-tfsi et mim-tfsi; TFSI u003d bis (trifluorométhane) sulfonimide) . des films SPE transparents autoportants , mécaniquement stables , ont été produits avec mpyr-tfsi et mim-tfsi contenant 1 M litfsi/liquide ionique (IL) (IL u003d emim-tfsi ou PYR14-TFSI; emim u003d 1-éthyl-3-méthylimidazolium, PYR14 u003d 1-butyl-1-méthylpyrrolidinium), appelé mpyr-tfsi+li-tfsi/pyr14-tfsi et mim-tfsi+li -tfsi/emim-tfsi. les deux spes montrent des conductivités ioniques prometteuses,des stabilités électrochimiques, et des stabilités de décapage et de placage. spécifiquement, le SPE mim-tfsi+litfsi/emim-tfsi possédait une conductivité ionique de 0.1 ms c m-1 à 28 ans° C; le SPE mpyrtfsi+li-tfsi/pyr14-tfsi possédait une fenêtre de stabilité électrochimique de 4.2 V versusli/li+ à température ambiante ; le SPE mpyr-tfsi + li-tfsi / pyr14-tfsi a présenté des profils de surtension de décapage et de placage stables sur 500 cycles à 70° C. ces résultats démontrent la faisabilité d'un polymère multibloc PIL en tant que SPE pour les batteries lithium-ion.

mots-clés : polymère multibloc ; liquide ionique; la batterie

2. expérimental

2.1. matériaux

bis(trifluorométhane)sulfonimide sel de lithium (li-tfsi, 99.95%), et ruban de lithium (0.38 mm

× 23 mm, 99.9%) ont été utilisés tels que reçus de sigma-aldrich. 1-éthyl-3-méthylimidazolium bis(trifluorométhylsulfonyl)imide (emim-tfsi, 99%, iolitec) et Le bis(trifluorométhylsulfonyl)imide de 1-butyl-1-méthylpyrrolidinium (PYR14-TFSI, 99%, iolitec) a été séché sous vide dynamique pendant 24 h et stocké dans une chambre remplie d'argon. vide boite à gants (xiamen tmaxcn inc.) avant utilisation. feuille d'aluminium conductrice revêtue de carbone (0.05 mg cm-2), cas de pile bouton avec joints toriques pour la recherche sur les batteries, entretoises en acier inoxydable pour cellules CR2032 (diamètre 15.5 mm× 0.5 mm d'épaisseur, 15.5 mm de diamètre× 0 . 2 mm d'épaisseur) , et des ressorts ondulés en acier inoxydable pour les boîtiers CR2032 ont été utilisés tels que reçus des équipements de batterie xiamen TMAX limited . des substrats de doublure anti-adhésive en mylar PET (grade 26965 , 0 . 0762 mm) ont été utilisés tels que reçus de l'eau déminéralisée LOPAREX. avec une résistivité > 18 mΩ cm a été utilisé selon le cas.

2.4. tests électrochimiques

toutes les cellules d'essais électrochimiques ont été préparées et assemblées dans une boîte à gants purgée à l'argon (concentrations d'eau et d'oxygène < 5 ppm). conductivité ionique et voltamétrie linéaire ont été mesurés avec un analyseur d'impédance (solartron 1260) et un potentiostat/galvanostat (solartron 1287) , respectivement . Une cellule à deux électrodes a été utilisée pour les mesures de conductivité ionique , où les spes étaient pris en sandwich entre deux électrodes de blocage solides en acier inoxydable (surface u003d 1 . 2161± 0.0015 cm2) dans une cellule sur mesure telfon scellable [28. des balayages d'impédance (tracés de Nyquist) ont été mesurés à une amplitude de 10 mv sur une plage de fréquences de 1 mhz à 1 hz au potentiel de circuit ouvert à une température plage de 28 à 105° C contrôlé par un ruban chauffant (briskheat; xtremeflexsdc) et un régulateur de température numérique avec thermocouple de type (modèle 650, OMEGA). les spes ont été équilibrés pendant au moins 1.5 h à chaque température. la conductivité ionique a été calculée en utilisant l'équation suivante : u003d L/AR, où L et A est respectivement l'épaisseur et la section transversale du SPE, ; la résistance, R, a été déterminée à partir de la régression en demi-cercle de l'abscisse à l'origine élevée du diagramme de Nyquist.

la stabilité électrochimique a été déterminée par voltamétrie à balayage linéaire (LSV) avec du carbone conducteur comme électrode de travail et du lithium métal comme contre-électrode et électrode de référence. la cellule de test

a été assemblé dans une boîte à gants remplie d'argon en prenant en sandwich les films SPE entre le ruban de lithium (contre-électrode et électrode de référence , 12 mm de diamètre) et l'électrode de carbone conductrice (électrode de travail , 12 mm de diamètre) dans une pile bouton CR2032 . gouttes supplémentaires de 1.0 M litfsi/il (80 mg) ont été ajoutés à chaque électrode lors de l'assemblage pour améliorer le contact entre les électrodes et les cellules SPE . ont ensuite été pressées deux fois à l'aide d'un appareil électrique. sertisseuse à pile bouton . la cellule a été examinée à une tension de 1 mv s-1 de -1 à 6 V (vs. li/li+) à température ambiante.

la cyclabilité et la stabilité de la SPE avec le lithium métal ont été évaluées à l'aide d'un testeur de batterie (xiamen tmaxcn inc.) par décapage et placage. la cellule de test a été assemblée en prenant en sandwich le SPE conducteur d'ions lithium entre deux rubans de lithium (12 mm de diamètre.) en utilisant un processus d'assemblage similaire à celui décrit ci-dessus. cellules symétriques au lithium métal/spe/lithium métal ont été examinés sous courant constant (0.02 ma cm-2, polarisation inversée toutes les 1h) à 70° C contrôlé par une chambre de température (MTC-020, MACCOR). des balayages d'impédance ont été collectés avec un analyseur d'impédance tous les 10 cycles de polarisation à une amplitude de 10 mv dans une gamme de fréquences de 100 khz à 1 hz.