用于高性能锂离子电池的新型混合电解质

时间:2023-03-20 08:50来源:康桥电池能源CamCellLab 作者:CCL助手

点击: 次

据了解，聚合物固体电解质不仅作为电解质表现出高性能，而且有望有效阻止树枝状晶体的形成。锂离子 (Li-ion) 电池是支持现代 ITC 社会的最常用电池之一，包括智能手机和电动汽车。这些电池通过锂离子在正极和负极之间来回移动而反复充电和放电，锂离子电解质充当离子的通道。

分别是照片（左）、扫描电子显微镜图像（中）和复合电解质结构示意图（右）。（图片来源：Grewal 和 Yabu）

通常，有机电解质如液体碳酸亚乙酯 (EC) 及其凝胶由于其耐电压性和离子电导率而被用作锂离子电解质。但是，由于液体和凝胶易燃，最好改用更安全的聚合物固体电解质。

聚合物固体电解质如聚乙二醇 (PEG) 已被提议作为抗冲击锂离子电解质。然而，基于 PEG 的聚合物电解质在室温附近结晶，导致锂离子电导率在室温下显着下降至约 10-6 S/cm。

为了解决这个问题，一个研究小组通过将具有数微米孔隙的多孔聚合物膜与可光交联的聚乙二醇PEG基聚合物电解质相结合，发明了一种新型聚合物固体电解质。

聚合物固体电解质实现了宽电位窗（4.7 V）、10-4 S/cm 级别的高锂离子电导率，相当于液体并足以实际使用，以及高锂离子迁移数(0.39)。由于自然扩散，电解质中的锂离子会向各个方向移动。距离为几μm到10μm，电极之间并不总是直线移动，这是离子电导率下降的原因之一。

这种高分子固体电解质，不仅作为电解质表现出高性能，而且由于包含多孔膜，有望有效阻止锂枝晶（树枝状晶体）的形成，而锂枝晶会引起着火。通过实现安全、高性能的锂离子电池，这一成就将为实现可持续能源供应做出贡献。

(责任编辑：子蕊)

文章标签：锂离子电池电解质

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