《ESM》TFSI阴离子接枝聚合物作为镁电池中镁离子导电保护层

图文简介

可充电镁电池因其安全、低成本和高能量密度而成为下一代电池最有希望的候选者之一。然而，通过在普通有机电解质中形成离子阻挡界面层来钝化Mg 阳极需要与 Mg 相容的电解质。在此，我们提出了一种简单且可加工的方法来制造用于镁金属阳极的离子渗透保护聚合物层。三氟甲磺酰亚胺 (TFSI) 阴离子可以接枝到聚 (偏二氟乙烯-共六氟丙烯) (PVDF-HFP)聚合物骨架上，显着地使结构非晶化并提高 Mg2+通过聚合物层的离子传导性。TFSI 阴离子接枝通过光谱分析得到验证，接枝机制主要归因于 PVDF-HFP 分子的极性。这种阴离子接枝聚合物可以在 Mg 表面形成膜状、高表面覆盖率的涂层，防止 Mg 直接接触电解质。用这种 Mg 的 Mg 阳极 2+离子渗透保护层的 Mg 阳极在 Mg 对称电池和 Mg/V2○5全电池使用 Mg(TFSI) 2在碳酸亚丙酯中均表现出显着提高的性能。我们预计这项研究将通过使用各种常见的有机电解质来刺激镁电池的研究。

TFSI-阴离子接枝PVDF-HFP聚合物的反应机理。HFP 和 TFSI 在下文中分别以紫色和红色表示。(A) PVDF-HFP、 NMP和 TFSI 阴离子的分子结构。(B-C) PVDF-HFP 与 NMP 的脱氟化氢机理通过 (B) Hofmann 规则和 (C) Zaitsev 规则。(D-E) TFSI 阴离子接枝到 PVDF 基聚合物上的机理，通过 (D) 与脱氢氟化的 PVDF-HFP 反应打开双键或 (E) 通过直接攻击 PVDF-HFP 聚合物链的 PVDF 位点。(F) PVDF-HFP 链中可以接枝 TFSI 阴离子的可能位置。

TFSI-阴离子接枝聚合物的XPS分析

聚合物结构的光谱分析

用于镁电极的TFSI-阴离子接枝保护层

通过 (A-D) 使用两个 Mg 电极的对称电池测试和 (E-G) 使用V2O5阴极的全电池测试的电化学性能。

论文信息

论文题目：TFSI Anion Grafted Polymer as an Ion-Conducting Protective Layer on Magnesium Metal for Rechargeable Magnesium Batteries

通讯作者：Yun JungLee

通讯单位：汉阳大学

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