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用于高性能鋰離子電池的新型混合電解質(zhì)

時間:2023-03-20 08:50來源:康橋電池能源CamCellLab 作者:CCL助手
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       據(jù)了解，聚合物固體電解質(zhì)不僅作為電解質(zhì)表現(xiàn)出高性能，而且有望有效阻止樹枝狀晶體的形成。鋰離子 (Li-ion) 電池是支持現(xiàn)代 ITC 社會的最常用電池之一，包括智能手機和電動汽車。這些電池通過鋰離子在正極和負極之間來回移動而反復(fù)充電和放電，鋰離子電解質(zhì)充當(dāng)離子的通道。
       分別是照片（左）、掃描電子顯微鏡圖像（中）和復(fù)合電解質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖（右）。（圖片來源：Grewal 和 Yabu）
 
       通常，有機電解質(zhì)如液體碳酸亞乙酯 (EC) 及其凝膠由于其耐電壓性和離子電導(dǎo)率而被用作鋰離子電解質(zhì)。但是，由于液體和凝膠易燃，最好改用更安全的聚合物固體電解質(zhì)。
 
       聚合物固體電解質(zhì)如聚乙二醇 (PEG) 已被提議作為抗沖擊鋰離子電解質(zhì)。然而，基于 PEG 的聚合物電解質(zhì)在室溫附近結(jié)晶，導(dǎo)致鋰離子電導(dǎo)率在室溫下顯著下降至約 10-6 S/cm。
 
       為了解決這個問題，一個研究小組通過將具有數(shù)微米孔隙的多孔聚合物膜與可光交聯(lián)的聚乙二醇PEG基聚合物電解質(zhì)相結(jié)合，發(fā)明了一種新型聚合物固體電解質(zhì)。
 
       聚合物固體電解質(zhì)實現(xiàn)了寬電位窗（4.7 V）、10-4 S/cm 級別的高鋰離子電導(dǎo)率，相當(dāng)于液體并足以實際使用，以及高鋰離子遷移數(shù)(0.39)。由于自然擴散，電解質(zhì)中的鋰離子會向各個方向移動。距離為幾μm到10μm，電極之間并不總是直線移動，這是離子電導(dǎo)率下降的原因之一。
 
       這種高分子固體電解質(zhì)，不僅作為電解質(zhì)表現(xiàn)出高性能，而且由于包含多孔膜，有望有效阻止鋰枝晶（樹枝狀晶體）的形成，而鋰枝晶會引起著火。通過實現(xiàn)安全、高性能的鋰離子電池，這一成就將為實現(xiàn)可持續(xù)能源供應(yīng)做出貢獻。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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