一组研究人员最近在《期刊》上发表了一篇论文GydF4y2Ba碳能GydF4y2Ba这回顾了用于平衡基于聚丙烯酸酯的聚合物电解质（基于PA的PES）的机械性能和离子电导率的策略。GydF4y2Ba
学习：GydF4y2Ba离子传导和机械性能之间的权衡：聚丙烯酸酯电解质的情况GydF4y2Ba。图片来源：gorodenkoff/shutterstock.comGydF4y2Ba
背景GydF4y2Ba
PES由于其机械和化学可靠性，PES在能量浓缩电池和柔性能源设备的开发中起关键作用。然而，与10GydF4y2Ba-4GydF4y2BaS CMGydF4y2Ba-1GydF4y2Ba实际应用所需的，这阻碍了他们的大规模采用。GydF4y2Ba
PES的机械性能和离子电导率成反比，这显着增加了正确平衡两种特性在实际应用中的挑战。由于其机械耐用性，化学可调性，电极兼容性和酯极性，因此，聚丙烯酸酯（PAS）已引起了广泛的关注。GydF4y2Ba
PA广泛用于新兴复合材料，干燥固体和增脂凝胶，这使得基于PA的PES成为研究PES机械强度和离子传导之间的权衡的合适选择。GydF4y2Ba
在本文中，作者回顾了用于平衡和调和基于PA PE的相互排斥的机械和离子传输属性的主要策略，以识别下一代PE设计指南。GydF4y2Ba
基于PA的PES中离子电导率和机械性能之间的权衡。PA，聚丙烯酸酯；PE，聚合物电解质。图片来源：DU，J等人，碳能量GydF4y2Ba
烷基GydF4y2Ba-GydF4y2BaPAGydF4y2Ba-GydF4y2Ba基凝胶聚合物电解质（GPE）GydF4y2Ba
多甲基甲基丙烯酸甲酯（PMMA）被广泛用作GPE骨骼，这是由于其特殊的锂金属兼容性，酯极性，高强度和高玻璃转换温度（TGydF4y2BaGGydF4y2Ba）。PMMA的良好酯溶剂亲和力可防止不良界面反应和泄漏。此外，附着在烷基-PMMA主链上的酯基可以促进盐分解离。GydF4y2Ba
丙烯酸丙烯酸乙烯酸乙烯酸乙烯酸乙烯酸乙酯（PEA）的GPE，使用一个M己二氟磷酸乙二氟磷酸乙二甲酸二氟磷酸乙二甲酯（EC-DMC）增塑，表现出6.30 ms cm的离子电导率最高GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba在所有基于烷基-PA的PE中。此外，基于PEA的GPE既表现出刚性又显示出弹性。GydF4y2Ba
PAS中的长烷基改善了GPE与锂阳极的柔韧性，延展性，离子传导以及兼容性以及粘附性，而甲基链接到主链的甲基会增加GPE的脆性。含有强极氟的烷基可以促进热和机械稳定性并促进盐解离。GydF4y2Ba
可以使用原位丙烯酸酯单体聚合以改善机械性能以具有成本效益的方式来控制聚合物膜的孔密度和结构。例如，原位聚合聚合聚聚合（丁基丙烯酸酯）（PBA）基于80 wt。％液体含量的GPE表现出极好的弹性，在休息时菌株超过600％。GydF4y2Ba
根据其化学特性，选择基于烷基-PA的GPE的增塑剂，包括供体数和介电常数以及与聚合物宿主相互作用的能力。GydF4y2Ba
例如，EC/丙烯碳酸盐（PC）电解质和丁基基团之间的极性不匹配会导致相位分离，从而限制了GPE膜中的散装离子迁移率和游离体积。GydF4y2Ba
烷基PA -GPE的机械强度必须改善，因为液体吸收后它们的完整性受到显着影响。其他聚合物相和单体可用于分别与烷基PAS混合和共聚，以提高机械强度。GydF4y2Ba
例如，将聚丙烯腈（PAN）掺入基于PMMA的GPE中可以改善机械性能，盐溶解度，加工性，阻燃性，氧化稳定性和热稳定性。GydF4y2Ba
PEO中的离子运输机制。PEO，聚乙烯氧化物。图片来源：DU，J等人，碳能量GydF4y2Ba
氧化乙烷（EO）GydF4y2Ba-GydF4y2BaPAGydF4y2Ba-GydF4y2Ba基于GPEGydF4y2Ba
EO-PAS中的极性和柔性EO分支，例如聚（聚（乙二醇）甲基丙烯酸酯）P（PEGMA），可以保留聚合物宿主中的增塑剂，从而防止不良的电极 - 电解质分解质量传递。聚（N-叔丁基甲基丙烯酸酯）（PBMA） - 佩玛共聚物可以保留400 wt。％溶剂，同时保持良好的机械稳定性。GydF4y2Ba
但是，柔软的梳状结构EO-PAS使它们在尺寸上不稳定。化学交联链（例如三元BCICERED PEGMA（BC）和双酚A乙氧基化二甲基丙烯酸酯（BEMA））可用于改善EO-PAS的模量。此外，通过构建半互隔离网络（SIPN）或互穿网络（IPNS），也可以通过构建半肌食性网络（IPN）来显着改善EO-PA-GPE的机械性能。GydF4y2Ba
由于EO-PAS/烷基-PAS的缓慢动力学，溶剂和离子的迁移率逐渐降低EO或烷基-PA-gpes，这需要使用大量影响聚合物骨架尺寸稳定性的液体塑料化合物。因此，确保机械稳定性在GPE中至关重要。GydF4y2Ba
EOGydF4y2Ba-GydF4y2Ba基于PA的固态聚合物电解质（SPE）GydF4y2Ba
EO-PA SPE中的锂离子传输行为与EO侧链动力学直接相关。尽管寡聚P（PEGMA）具有良好的电导率10GydF4y2Ba-5GydF4y2BaS CMGydF4y2Ba-1GydF4y2Ba，它不能提供所需的维稳定性，这需要使用其他策略，例如建造专业聚合物架构或与其他单体结合。GydF4y2Ba
例如，PEGMA的共聚物的交联（2-（3-（3-（6-甲基-4-氧-1,4-氧气-1,4-二氢吡啶-2-基））甲基丙烯酸乙酯）和Hexa（4-乙基（4-乙基）丙烯酸酯苯氧基）显着提高了机械强度。但是，交联的程度必须适度，以允许不受限制的锂离子传导和短距离运动。GydF4y2Ba
可以通过构建可以将非交联的离子传导聚合物相和交联网络构造出的SIPN来防止过度的交联，以平衡机械性能和离子电导率。GydF4y2Ba
尽管简单的共聚方法可以提高佩格玛SPE的机械强度，但它们也导致离子转运的损失。块共聚物可用于制造含有锂传导途径和刚性支持阶段的EO-rich域的微（NANO）相分离的异质SPE。GydF4y2Ba
与均匀的SPE相比，基于PEGMA的SPE具有出色的机械性能和更高的离子电导率。此外，可以通过调整聚合物结构和阻断化学方法来优化纳米结构块共聚物电解质的性能。例如，刚性聚苯乙烯（PST）块可以显着提高粘性P（PEGMA）的机械强度。GydF4y2Ba
超支聚合物具有非凡的结构特性，例如可调链堆积，低结晶度，可控柔韧性以及由于其丰富的末端基团和不规则分支而引起的热耐受性。功能化的末端基团可以通过物理纠缠增强SPE机械性能，而不会不利地影响电导率。GydF4y2Ba
短距离无序和远距离有序的塑料晶体可以为锂离子迁移提供高渗透培养基。例如，将琥珀诺（SN）引入SPE将电导率提高到10GydF4y2Ba-4GydF4y2BaS CMGydF4y2Ba-1GydF4y2Ba。然而，盐配合的SN与弱聚合物纠缠相结合会对机械性能产生不利影响。Cyano基团可以合并到聚合物侧链中，以在使用SN增塑剂时保持尺寸稳定性。GydF4y2Ba
使用单离子导电SPE可以实现相近统一的离子电导率值。例如，与非氟丁烷磺酸盐相比，单离子SPE与脱氟丁烷磺酸盐部分的电导率高得多，这是由于电荷定位的改善而高得多。GydF4y2Ba
（a）描述和（b）机械性能的量化。图片来源：DU，J等人，碳能量GydF4y2Ba
基于PA的复合聚合物电解质（CPE）的无机添加剂（CPES）GydF4y2Ba
无机成分，例如二氧化锆，氧化锡和二氧化钛，可以化学键合或物理注入PES，以平衡机械性能和离子运输，以合成杂化无机PES（HPE）或CPES合成杂化无机PES（HPE）。GydF4y2Ba
几项研究表明，这些无机阶段可以积极影响离子传导，界面行为，热力学稳定性和锂离子树突抑制。GydF4y2Ba
例如，在PMMA/聚（乙烯基氟乙烯二氟丙烯丙烯）中掺入两个wt。％硅（p（vdf-hfp））/使用一个M液化氯酸盐在EC/PC中使8.5增加到8.5的电导率增加了8.5的电氯酸酯（TPU）MS CMGydF4y2Ba-1GydF4y2Ba休息时具有10.8 MPa压缩应力和86.4％的拉伸应变。GydF4y2Ba
固体无机电解质（SIE）可以与SPE耦合，以实现具有灵活性，加工性和界面友好性的优质离子传导能力。GydF4y2Ba
结论GydF4y2Ba
大多数基于PA的PE，特别是GPE，可以根据应用程序需求来调整。但是，必须解决与GPE的机械性能相关的限制，以将其用于实际应用。GydF4y2Ba
具体而言，必须使用非易易受耐用液体调节最佳增塑剂量，并在分子水平上了解盐，聚合物和液体之间的相互作用。GydF4y2Ba
此外，必须提高SPE的电导率，以使其在技术上可行。柔性EO -PA与刚性SIE的耦合可以潜在地平衡机械性能和离子电导率。GydF4y2Ba
将来，机器学习和分子动力学模拟可用于加速识别，筛选和预测理想的材料结构和组成，以开发下一代能量技术的PE。GydF4y2Ba
来源GydF4y2Ba
Du，J.，Du，X.，Lu，G。GydF4y2Ba等GydF4y2Ba。离子传导和机械性能之间的权衡：聚丙烯酸酯电解质的情况。GydF4y2Ba碳能GydF4y2Ba2022GydF4y2Ba。GydF4y2Bahttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.287GydF4y2Ba
免责声明：此处表达的观点是以其私人身份表达的作者的观点，不一定代表AZOM.com的观点有限的T/A Azonetwork本网站的所有者和运营商。此免责声明构成了GydF4y2Ba条款和条件GydF4y2Ba使用此网站。GydF4y2Ba