Ionic Conductivity, Salt Partitioning, and Phase Separation in High-Dielectric Contrast Polyether Blends and Block Polymer Electrolytes
Ionic Conductivity, Salt Partitioning, and Phase Separation in High-Dielectric Contrast Polyether Blends and Block Polymer Electrolytes
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高介电对比聚醚共混物和嵌段聚合物电解质中的离子电导率、盐分配和相分离
DOI：
10.1021/acs.macromol.2c02023
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
5.5
通讯作者：
Lynd, Nathaniel A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhu, Congzhi;Pedretti, Benjamin J.;Kuehster, Louise;Ganesan, Venkat;Sanoja, Gabriel E.;Lynd, Nathaniel A.
小分子电池电解质由高极性和低粘度溶剂的混合物组成，其组成优化了离子电导率。在这项工作中，我们研究了类似的聚合物共混物组成的一个组件与快速链段动力学提供低粘度和另一个高介电常数（ε），以提高离子解离。通过对含双锂离子的电解质的离子电导率的分析，我们研究了聚合物极性和链段动力学限制离子电导率之间的内在权衡。（三氟甲磺酰基）酰亚胺（LiTFSI）与不同极性主体：聚（烯丙基缩水甘油醚）（PAGE）（ε 9），聚[（氰乙基缩水甘油醚）-共-（正丁基缩水甘油醚）] [P（CEGE-co-nBGE）]（ε 24）和聚（氰乙基缩水甘油醚）（PCEGE）（ε 36）。制备了两种高极性对比度的聚合物共混物：PAGE/P（CEGE-co-nBGE）/LiTFSI和PAGE/PCEGE/LiTFSI。虽然PAGE/PCEGE/LiTFSI共混物在所有组成下都是不混溶的，但PAGE/P（CEGE-co-nBGE）/LiTFSI共混物在LiTFSI浓度大于0.065时是混溶的。PAGE/PCEGE/LiTFSI共混物的不溶性使离子电导率与两种单一聚合物电解质的计算线性平均值产生负偏差。在30 ° C和90 °C之间，在可混溶的PAGE/P（CEGE-co-nBGE）/LiTFSI共混物中，该负偏差的幅度降低至小于10%。为了了解LiTFSI存在下有效相互作用参数的变化，我们研究了一种二嵌段聚合物PAGE-b-PCEGE在一系列LiTFSI浓度下的无序状态小角X射线散射（SAXS）。通过使用随机相近似和可调对比度模型拟合该共聚物的SAXS曲线，我们发现有效相互作用参数随着LiTFSI浓度的增加而单调减小。在低浓度下，LiTFSI主要溶剂化在高极性的富含PCEG的相中。
Small-molecule battery electrolytes are composed of mixtures of high-polarity and low-viscosity solvents at compositions that optimize ionic conductivity. In this work, we examined analogous polymer blends composed of one component with rapid segmental dynamics to provide low viscosity and another with a high dielectric constant (ε) to enhance ion dissociation. We investigated the inherent tradeoff between polymer polarity and segmental dynamics limiting ionic conductivity through the analysis of ionic conductivity of electrolytes containing lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI) with different polarity hosts: poly(allyl glycidyl ether) (PAGE) (ε ≈ 9), poly[(cyanoethyl glycidyl ether)-co-(n-butyl glycidyl ether)] [P(CEGE-co-nBGE)] (ε ≈ 24), and poly(cyanoethyl glycidyl ether) (PCEGE) (ε ≈ 36). Two high-polarity-contrast polymer blends, PAGE/P(CEGE-co-nBGE)/LiTFSI and PAGE/PCEGE/LiTFSI, were prepared. While PAGE/PCEGE/LiTFSI blends were immiscible at all compositions, PAGE/P(CEGE-co-nBGE)/LiTFSI blends were miscible at LiTFSI concentrations abover= 0.065. The immiscibility of PAGE/PCEGE/LiTFSI blends imposed a negative deviation in ionic conductivity from a calculated linear average of the two single-polymer electrolytes. This negative deviation was decreased in magnitude to less than 10% in miscible PAGE/P(CEGE-co-nBGE)/LiTFSI blends between 30 and 90 °C. To understand the changes in the effective interaction parameter in the presence of LiTFSI, we investigated the disordered-state small-angle X-ray scattering (SAXS) of a diblock polymer, PAGE-b-PCEGE, across a range of LiTFSI concentrations. By fitting SAXS profiles of this copolymer using the random phase approximation and an adjustable contrast model, we found that the effective interaction parameter decreased monotonically as the LiTFSI concentration increased. At low concentrations, LiTFSI was primarily solvated in the high-polarity PCEGE-rich phase.
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影响因子：
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作者：
Gabriel E. Sanoja;Nicole S. Schauser;J. Bartels;C. M. Evans;M. Helgeson;R. Seshadri;R. Segalman
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Gabriel E. Sanoja;Nicole S. Schauser;J. Bartels;C. M. Evans;M. Helgeson;R. Seshadri;R. Segalman
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通讯作者：
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Bill K. Wheatle;Erick F. Fuentes;Nathaniel A. Lynd;V. Ganesan
由对称二取代环氧化物制成的高聚物
DOI：
--
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期刊：
影响因子：
--
作者：
E. J. Vandenberg
通讯作者：
E. J. Vandenberg
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DOI：
10.1021/acs.macromol.0c00216
发表时间：
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期刊：
arXiv: Soft Condensed Matter
影响因子：
--
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L. Hall