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Mechanically Robust Yet Highly Conductive Diblock Copolymer Solid Polymer Electrolyte for Ambient Temperature Battery Applications
ACS Applied Polymer Materials ( IF 4.4 ) Pub Date : 2020-01-15 , DOI: 10.1021/acsapm.9b01142 Andreas Bergfelt 1 , Guiomar Hernández 1 , Ronnie Mogensen 1 , Matthew J. Lacey 1 , Jonas Mindemark 1 , Daniel Brandell 1 , Tim Melander Bowden 1
ACS Applied Polymer Materials ( IF 4.4 ) Pub Date : 2020-01-15 , DOI: 10.1021/acsapm.9b01142 Andreas Bergfelt 1 , Guiomar Hernández 1 , Ronnie Mogensen 1 , Matthew J. Lacey 1 , Jonas Mindemark 1 , Daniel Brandell 1 , Tim Melander Bowden 1
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In this paper we present a solid polymer electrolyte (SPE) that uniquely combines ionic conductivity and mechanical robustness. This is achieved with a diblock copolymer poly(benzyl methacrylate)-poly(ε-caprolactone-r-trimethylene carbonate). The SPE with 16.7 wt % lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI) showed the highest ionic conductivity (9.1 × 10–6 S cm–1 at 30 °C) and apparent transference number (T+) of 0.64 ± 0.04. Due to the employment of the benzyl methacrylate hard block, this SPE is mechanically robust with a storage modulus (E′) of 0.2 GPa below 40 °C, similar to polystyrene, thus also making it a suitable material for load-bearing constructions. The cell Li|SPE|LiFePO4 is able to cycle reliably at 30 °C for over 300 cycles. The promising mechanical properties, desired for compatibility with Li-metal, together with the fact that BCT is a highly reliable electrolyte material makes this SPE an excellent candidate for next-generation all-solid-state batteries.
中文翻译：
具有机械稳定性且高导电性的Diblock共聚物固体聚合物电解质，适用于常温电池应用
在本文中，我们介绍了一种固体聚合物电解质（SPE），该电解质独特地结合了离子电导率和机械强度。这是通过二嵌段共聚物聚（甲基丙烯酸苄酯）-聚（ε-己内酯-r-三亚甲基碳酸酯）来实现的。具有16.7 wt％的双（三氟甲磺酰基）酰亚胺锂（LiTFSI）的SPE表现出最高的离子电导率（在30°C时为9.1×10 –6 S cm –1）和表观迁移数（T +）为0.64±0.04。由于使用了甲基丙烯酸苄酯硬嵌段，因此该SPE具有机械强度高的特点，在40°C以下的储能模量（E '）为0.2 GPa，类似于聚苯乙烯，因此也使其成为适用于承重结构的材料。Li | SPE | LiFePO 4电池能够在30°C下可靠地循环300次以上。与锂金属相容所需的有前途的机械性能，以及BCT是高度可靠的电解质材料这一事实，使得该SPE成为下一代全固态电池的极佳候选者。
更新日期：2020-01-15
中文翻译：
具有机械稳定性且高导电性的Diblock共聚物固体聚合物电解质，适用于常温电池应用
在本文中，我们介绍了一种固体聚合物电解质（SPE），该电解质独特地结合了离子电导率和机械强度。这是通过二嵌段共聚物聚（甲基丙烯酸苄酯）-聚（ε-己内酯-r-三亚甲基碳酸酯）来实现的。具有16.7 wt％的双（三氟甲磺酰基）酰亚胺锂（LiTFSI）的SPE表现出最高的离子电导率（在30°C时为9.1×10 –6 S cm –1）和表观迁移数（T +）为0.64±0.04。由于使用了甲基丙烯酸苄酯硬嵌段，因此该SPE具有机械强度高的特点，在40°C以下的储能模量（E '）为0.2 GPa，类似于聚苯乙烯，因此也使其成为适用于承重结构的材料。Li | SPE | LiFePO 4电池能够在30°C下可靠地循环300次以上。与锂金属相容所需的有前途的机械性能，以及BCT是高度可靠的电解质材料这一事实，使得该SPE成为下一代全固态电池的极佳候选者。
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