用于高性能鋰離子電池的新型混合電解質
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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據了解，聚合物固體電解質不僅作為電解質表現出高性能，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充電和放電，鋰離子電解質充當離子的通道。
分別是照片（左）、掃描電子顯微鏡圖像（中）和復合電解質結構示意圖（右）。（圖片來源：Grewal 和 Yabu）
通常，有機電解質如液體碳酸亞乙酯 (EC) 及其凝膠由于其耐電壓性和離子電導率而被用作鋰離子電解質。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。
聚合物固體電解質如聚乙二醇 (PEG) 已被提議作為抗沖擊鋰離子電解質。然而，基于 PEG 的聚合物電解質在室溫附近結晶，導致鋰離子電導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微米孔隙的多孔聚合物膜與可光交聯的聚乙二醇PEG基聚合物電解質相結合，發明了一種新型聚合物固體電解質。
聚合物固體電解質實現了寬電位窗（4.7 V）、10-4 S/cm 級別的高鋰離子電導率，相當于液體并足以實際使用，以及高鋰離子遷移數(0.39)。由于自然擴散，電解質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，這是離子電導率下降的原因之一。
這種高分子固體電解質，不僅作為電解質表現出高性能，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。通過實現安全、高性能的鋰離子電池，這一成就將為實現可持續能源供應做出貢獻。
(責任編輯：子蕊)
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