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北科大范丽珍NanoEnergy:固态锂电池用PEO/Garnet复合型固体电解质

更新时间  2021-12-01 00:34 阅读
本文摘要:【章节】液体电解质的锂离子电池不易经常出现热失控、起火等安全隐患。使用液体电解质的固态锂电池,则能彻底解决问题电池的安全性问题。固态锂电池具备安全性低、长效循环好、自放电较低、更容易薄膜简化和小型化等的优点,是锂电池的最重要发展方向。 当前,取得低离子电导率、长电压窗口、低力学性能和优良界面稳定性的液体电解质是固态锂电池研发的首要难题。在众多液体电解质体系中,聚合物电解质具备优良的柔性,需要减轻电池服役条件下界面处的体积收缩,起着平稳界面的起到。

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【章节】液体电解质的锂离子电池不易经常出现热失控、起火等安全隐患。使用液体电解质的固态锂电池,则能彻底解决问题电池的安全性问题。固态锂电池具备安全性低、长效循环好、自放电较低、更容易薄膜简化和小型化等的优点,是锂电池的最重要发展方向。

当前,取得低离子电导率、长电压窗口、低力学性能和优良界面稳定性的液体电解质是固态锂电池研发的首要难题。在众多液体电解质体系中,聚合物电解质具备优良的柔性,需要减轻电池服役条件下界面处的体积收缩,起着平稳界面的起到。但是聚合物电解质离子导电能力差、电压窗口较宽、力学性能较低以及无法诱导锂枝晶生长。

无机液体电解质虽然离子导电能力低、电压窗口长,但是其不存在脆性大、可加工性严重不足。而通过静电学填充手段,获得的聚合物/无机复合型液体电解质则兼备上述两种材料的优点,是最有应用于前景的电解质材料。

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【成果讲解】近日,北京科技大学材料基因工程高精尖创意中心的范丽珍教授(通讯作者)、清华大学南策文院士和美国德州大学奥斯汀分校的John.B.Goodenough教授(联合通讯作者)团队利用PEO和Garnet结构LLZTO通过无溶剂热压法制取了全系列的PEO/Garnet填充液体电解质。随LLZTO含量减少,填充液体电解质由“ceramic-in-polymer”渐渐过渡到“polymer-in-ceramic”。同时,电解质的导锂地下通道也由单一聚合物漏锂向聚合物和LLZTO双相漏锂改变。

此外,电解质具备低的离子电导率、长电压窗口和较好的界面稳定性,用该电解质装配的固态锂电池需要长效、平稳循环。


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