PEDOT:PSS作为钾离子电池石墨负极的粘结剂

有研究认为钾离子电池比锂离子电池更适合网格级存储,因为它们具有相似的操作化学性质,前驱体丰富,与低成本石墨负极兼容。然而,较大的离子降低了速率能力,并加剧了容量膨胀导致的容量衰退。

 

在此,导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)取代了标准绝缘聚偏氟乙烯(PVDF)。在连续导电的PEDOT:PSS/CB粘合剂中使用炭黑(CB)的半电池,通过减少电隔离的“死”石墨,优于PVDF/CB,在C/10下将100次循环容量保持率从63%提高到80%。增强与PEDOT:PSS/炭黑的电接触也降低了离子阻抗,提高了速率能力。

 

导电PEDOT:PSS聚合物作为钾离子电池石墨负极粘合剂在电学、电化学、机械和热安全方面都值得研究。与标准PVDF/炭黑相比,PEDOT:PSS/炭黑石墨负极的电子性能增强,具有更大的容量、循环寿命、速率能力和更低的阻抗。此外,我们发现PEDOT:PSS取代PVDF可以减少热失控的危险,因为它对还本钾盐有更大的稳定性。

 

我们还发现,通过改变电解质对SEI进行改性,可以提高钾离子电池的热安全性,并且发现钾离子电池实际上可能比锂离子电池更安全,从而增强了它们作为生物燃料的生存能力。

 

除此之外,PEDOT:PSS的氧化还原活性降低了负极工作电压窗内的电子导电性,导致高电荷转移阻抗,以及其他有待改进的领域。优化后的二次掺杂可以提高电导率,以补偿低电压下电阻率的增加。利用柔性、离子导电性、亲水性和水溶性聚合物(如聚乙烯氧化物)开发柔性混合离子电子复合导体,可以改善容量保持和速率能力,从而解决屈服应变、电解质摄取和离子扩散性差的问题。聚合物的交联可以进一步改善电导率和机械性能。总的来说,PEDOT:PSS在钾离子电池中应用的开发作为一个有希望的途径来改善钾离子电池独立于电极活性材料,并确定了需要解决的问题。
2024年8月28日 16:37
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