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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 cm$^{-1}$ at 20 °C and 0.40 mS cm$^{-1}$ 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||LiFePO$_{4}$ and Li||LiNi$_{0.6}$Mn$_{0.2}$Co$_{0.2}$O$_{2}$ cells. These results render this polymer electrolyte as potential alternative to liquid electrolytes for high-energy lithium-metal batteries.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000143220
Veröffentlicht am 22.02.2022
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1002/marc.202100820
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Zitationen: 15
Web of Science
Zitationen: 12
Dimensions
Zitationen: 15
Cover der Publikation
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 Scopus
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