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Synergistic Enhancement of Mechanical and Electrochemical Properties in Grafted Polymer/Oxide Hybrid Electrolytes

Scharf, Felix und Krude, Annalena und Lennartz, Peter und Clausnitzer, Moritz und Shukla, Gourav und Buchheit, Annika und Kempe, Fabian und Diddens, Diddo und Glomb, Pascal und Mitchell, Melanie M. und Danner, Timo und Heuer, Andreas und Latz, Arnulf und Winter, Martin und Brunklaus, Gunther (2024) Synergistic Enhancement of Mechanical and Electrochemical Properties in Grafted Polymer/Oxide Hybrid Electrolytes. Small, Seite 2404537. Wiley. doi: 10.1002/smll.202404537. ISSN 1613-6810.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1002/smll.202404537

Kurzfassung

Lithium metal batteries operated with high voltage cathodes are predestined for the realization of high energy storage systems, where solid polymer electrolytes offer a possibility to improve battery safety. Al2O3_PCL is introduced as promising hybrid electrolyte made from polycaprolactone (PCL) and Al2O3 nanoparticles that can be prepared in a one-pot synthesis as a random mixture of linear PCL and PCL-grafted Al2O3. Upon grafting, synergistic effects of mechanical stability and ionic conductivity are achieved. Due to the mechanical stability, manufacture of PCL-based membranes with a thickness of 50 µm is feasible, yielding an ionic conductivity of 5·10-5 S cm-1 at 60 °C. The membrane exhibits an impressive performance of Li deposition in symmetric Li Li cells, operating for 1200 h at a constant and low overvoltage of 54 mV and a current density of 0.2 mA cm-2. NMC622 Al2O3_PCL Li cells are cycled at rates of up to 1 C, achieving 140 cycles at >80% state of health. The straightforward synthesis and opportunity of upscaling as well as solvent-free polymerization render the Al2O3_PCL hybrid material as rather safe, potentially sustainable and affordable alternative to conventional polymer-based electrolytes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/206632/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Synergistic Enhancement of Mechanical and Electrochemical Properties in Grafted Polymer/Oxide Hybrid Electrolytes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Scharf, FelixNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0004-2328-6176NICHT SPEZIFIZIERT
Krude, AnnalenaNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0009-7494-4630NICHT SPEZIFIZIERT
Lennartz, PeterNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-9619-4564NICHT SPEZIFIZIERT
Clausnitzer, MoritzNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0000-4743-4947NICHT SPEZIFIZIERT
Shukla, GouravNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0002-6259-3377NICHT SPEZIFIZIERT
Buchheit, AnnikaNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-8131-3604NICHT SPEZIFIZIERT
Kempe, FabianNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-1045-4781NICHT SPEZIFIZIERT
Diddens, DiddoNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-2137-1332NICHT SPEZIFIZIERT
Glomb, PascalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mitchell, Melanie M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Danner, TimoNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Heuer, AndreasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0003-1449-8172NICHT SPEZIFIZIERT
Winter, MartinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brunklaus, GuntherNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0003-0030-1383NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:26 August 2024
Erschienen in:Small
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1002/smll.202404537
Seitenbereich:Seite 2404537
Verlag:Wiley
ISSN:1613-6810
Status:veröffentlicht
Stichwörter:solid state battery, hybrid solid electrolyte, grafting, experiment, modeling
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Speicher
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Danner, Timo
Hinterlegt am:16 Okt 2024 17:34
Letzte Änderung:18 Okt 2024 10:51

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