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Photo‐Cross‐Linked Single‐Ion Conducting Polymer Electrolyte for Lithium‐Metal Batteries

Liang, Hai-Peng 1; Chen, Zhen 1; Dong, Xu 1; Zinkevich, Tatiana 2; Indris, Sylvio ORCID iD icon 2; Passerini, Stefano 1; Bresser, Dominic 1
1 Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Polymer electrolytes are considered potential key enablers for lithium-metal batteries due to their compatibility with the lithium-metal negative electrode. Herein, cross-linked self-standing single-ion conducting polymer electrolytes are obtained via a facile UV-initiated radical polymerization using pentaerythritol tetraacrylate as the cross-linker and lithium (3-methacryloyloxypropylsulfonyl)-(trifluoromethylsulfonyl)imide as the ionic functional group. Incorporating propylene carbonate as charge-transport supporting additive allowed for achieving single-ion conductivities of 0.21 mS cm1 at 20 °C and 0.40 mS cm1 at 40 °C, while maintaining a suitable electrochemical stability window for 4 V-class positive electrodes (cathodes). As a result, this single-ion polymer electrolyte featured good cycling stability and rate capability in Li||LiFePO4 and Li||LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 cells. These results render this polymer electrolyte as potential alternative to liquid electrolytes for high-energy lithium-metal batteries.

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS)
Helmholtz-Institut Ulm (HIU)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2022
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 1022-1336, 1521-3927
KITopen-ID: 1000143220
HGF-Programm 38.02.02 (POF IV, LK 01) Components and Cells
Erschienen in Macromolecular rapid communications
Verlag John Wiley and Sons
Band 43
Heft 12
Seiten Art.-Nr.: 2100820
Vorab online veröffentlicht am 04.02.2022
Nachgewiesen in Dimensions
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Web of Science
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Globale Ziele für nachhaltige Entwicklung Ziel 7 – Bezahlbare und saubere Energie

Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000143220
Veröffentlicht am 22.02.2022
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1002/marc.202100820
Scopus
Zitationen: 17
Web of Science
Zitationen: 19
Dimensions
Zitationen: 17
Seitenaufrufe: 173
seit 23.02.2022
Downloads: 321
seit 27.02.2022
Cover der Publikation
KIT – Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft
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