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Fabricating ion-conducting channel in SU-8 matrix for highperformance patternable polymer electrolytes

Nano Research 2023年第1期16卷 496-502页

作者： Tianzhao Li Xuelei Pan Zhongzhuo Yang Fang Liu Kesong Yu Lin Xu Liqiang Mai State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China

Advances in electrochemical energy storage technologies drive the need for battery safety performance and miniaturization,which calls for the easily processable polymer electrolytes suitable for on-chip microbattery technology.However,the low ionic conductivity of polymer electrolytes and poor-patternable capabilities hinder their application in microdevices.Herein,we modified SU-8,as the matrix material,by poly(ethylene oxide)(PEO)with lithium salts to obtain a patternable lithium-ion polymer electrolyte.Due to the highly amorphous state and more Li-ion transport pathways through blending effect and the increase in number of epoxides,the ionic conductivity of achieved sample is increased by an order of magnitude to 2.9×10^(−4) S·cm^(−1) in comparison with the SU-8 sample at 50°C.The modified SU-8 exhibits good thermal stability(>150°C),mechanical properties(elastic modulus of 1.52 GPa),as well as an electrochemical window of 4.3 V.Half-cell and microdevice were fabricated and tested to verify the possibility of the micro-sized on-chip battery.All of these results demonstrate a promising strategy for the integration of on-chip batteries with microelectronics.

关键词： polymer electrolytes patternable electrolytes on-chip battery lithium-ion battery

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