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目前广泛使用的锂离子电池采用可燃的液态电解

现在广泛运用的锂离子电池选用可燃的液态电解质,在充放电进程中可与锂离子发作不行逆反应,构成固体电解质界面膜(Solid electrolyte interphase,SEI)。
该进程不只导致活性物质和电解质的丢失,并且降低了库伦功率。
  别的,充放电进程中锂枝晶的成长简单刺破隔阂,形成安全隐患。
为了进步锂离子电池的能量密度和安全性,选用固态电解质制备全固态锂离子电池已成为研讨热门。
  科学家们现已研讨了各种有机、无机固态电解质,但由于各自的缺乏,一向未得到广泛应用。
陶瓷电解质具有必定的机械强度和较高的离子迁移数,但较大的固-固界面阻止了离子传输。
  并且与传统液态电解质比较,锂金属的形核和成长更简单在陶瓷晶体晶界处发作。
对常用的聚合物电解质PEO来说,只要在温度高于熔点时(62℃),才具有较好的离子传导性。
  在充电进程中,较低的离子传导使得在锂/聚合物界面构成双电层,加快了锂枝晶的形核和电解质的分化。
该作业将两种电解质的长处相结合,制备三明治结构(polymer/ceramic/polymersandwich electrolyte, PCPSE)固态电解质,并经过全固态锂离子电池验证其有用性。
  Figure 1. (a)Illustration of all-solid-state battery design with the PCPSEelectrolyte. (b)Structure of polymer CPMEA.  试验选用CPMEA(poly(ethylene glycol) methyl etheracrylate)作为聚合物层,Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)作为陶瓷层。
Li/LiFePO4全固态电池测验结果表明,与纯聚合物电解质比较,该三明治结构固态电解质可进步锂离子电池的循环稳定性和倍率功能。
  在0.51mAcm-2电流密度下,经640次循环后容量仍坚持102mAh/g。
当电流密度增至1mAcm-2,仍可坚持105mAh/g的比容量。
在0.2C~0.6C倍率范围内,电池库伦功率简直坚持99.9± 0.1%。
优异的循环稳定性也证明该PCPSE可有用按捺锂枝晶成长。
  Figure 2. Chargeand discharge voltage profiles of Li/LiFePO4 cells withCPMEA andCPMEA?LATP-based PCPSE at 0.2C (a) and 0.5C (b). (c) Cycling and C rateperformance of the Li/LiFePO4 cells withCPMEA and CPMEA?LATP-basedPCPSE.  综上,该作业规划了一种有用的三明治结构固态电解质,并提出按捺锂枝晶成长的新思路,对固态电解质和全固态锂离子电池、锂金属电池的研讨具有指导意义。

作者: 本网记者 投资者动态
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