Scharf, Felix and Krude, Annalena and Lennartz, Peter and Clausnitzer, Moritz and Shukla, Gourav and Buchheit, Annika and Kempe, Fabian and Diddens, Diddo and Glomb, Pascal and Mitchell, Melanie M. and Danner, Timo and Heuer, Andreas and Latz, Arnulf and Winter, Martin and Brunklaus, Gunther (2024) Synergistic Enhancement of Mechanical and Electrochemical Properties in Grafted Polymer/Oxide Hybrid Electrolytes. Small, p. 2404537. Wiley. doi: 10.1002/smll.202404537. ISSN 1613-6810.
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Official URL: https://dx.doi.org/10.1002/smll.202404537
Abstract
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.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/206632/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | Synergistic Enhancement of Mechanical and Electrochemical Properties in Grafted Polymer/Oxide Hybrid Electrolytes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | 26 August 2024 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Small | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1002/smll.202404537 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Page Range: | p. 2404537 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | Wiley | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 1613-6810 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | solid state battery, hybrid solid electrolyte, grafting, experiment, modeling | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Materials and Technologies for the Energy Transition | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Electrochemical Energy Storage | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | E SP - Energy Storage | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | E - Electrochemical Storage | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Ulm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Engineering Thermodynamics > Computational Electrochemistry | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Danner, Timo | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 16 Oct 2024 17:34 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 18 Oct 2024 10:51 |
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