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Semi-Interpenetrating Network Electrolytes Utilizing Ester-Functionalized Low Tg Polysiloxanes in Lithium-Metal Batteries

Titelangaben

Petry, Jannik ; Dietel, Markus ; Thelakkat, Mukundan:
Semi-Interpenetrating Network Electrolytes Utilizing Ester-Functionalized Low Tg Polysiloxanes in Lithium-Metal Batteries.
In: Advanced Energy Materials. Bd. 15 (2025) Heft 12 . - 2403531.
ISSN 1614-6840
DOI: https://doi.org/10.1002/aenm.202403531

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Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
SolTech
Ohne Angabe

Projektfinanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst

Abstract

Solid polymer electrolytes (SPE) obtained from polyesters are viable alternatives to polyethylene oxide-based materials, especially for room-temperature applications. In SPEs, the ion conduction is dependent on the polymer segmental mobility and is thus facilitated by low glass transition temperature (Tg). Here, the study synthesizes an ester-funtionalized polysiloxane-based polymer electrolyte with an exceptionally low Tg of −76 °C, resulting in a high ionic conductivity of 2.6 × 10⁻⁵ S cm⁻¹ at room temperature and a lithium transference number of 0.72. However, the low Tg and consequently low mechanical stability require reinforcement to promote the formation of stable lithium-electrolyte interfaces in lithium plating stripping experiments and stable battery cycling in lithium-metal batteries (LMBs). For this, the SPE is incorporated into a network structure to yield a semi-interpenetrating network electrolyte (SPE20-SIPN) which results in significantly improved storage modulus by three orders of magnitude and ionic conductivity is maintained upon crosslinking. The SPE20-SIPN exhibits stable cycling for up to 50 cycles with fluctuation (voltage noise) in some of the cells. A combination of crosslinking and nanoparticle addition (SPE20-N10-SIPN) overcomes the voltage noise and results in high coulombic efficiencies and high capacity retention above 80% for 200 cycles in solvent-free, all-solid-state LMBs at 30 °C.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Keywords: crosslinking; mechanical stability; nanocomposites; polyester; solid polymer electrolytes
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Professur Angewandte Funktionspolymere > Professur Angewandte Funktionspolymere - Univ.-Prof. Dr. Mukundan Thelakkat
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayerisches Zentrum für Batterietechnik - BayBatt
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Professur Angewandte Funktionspolymere
Forschungseinrichtungen
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Eingestellt am: 12 Apr 2025 21:00
Letzte Änderung: 14 Apr 2025 08:00
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/93294