鋰離子
電池廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)和電動(dòng)汽車。在鋰離子
電池中,鋰離子通過電解質(zhì)在正極和負(fù)極之間來(lái)回移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)反復(fù)充放電。
(圖片來(lái)源:東北大學(xué))
通常情況下,有機(jī)電解質(zhì)具有耐電壓性和離子導(dǎo)電性,如液態(tài)碳酸亞乙酯(EC)及其凝膠,可用作鋰離子電解質(zhì)。然而,由于液體和凝膠易燃,采用更安全的聚合物固體電解質(zhì),可能效果更好。以前已有研究人員提出,將聚乙二醇(PEG)等聚合物固體電解質(zhì)作為耐沖擊的鋰離子電解質(zhì)。但是,PEG基聚合物電解質(zhì)在接近室溫時(shí)會(huì)結(jié)晶,導(dǎo)致鋰離子電導(dǎo)率大幅下降至10-6 S/cm左右。
分別為照片(左)、掃描電子電顯微鏡圖像(中)和復(fù)合電解質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖(右)。
據(jù)外媒報(bào)道,為了解決這一問題,研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種新型聚合物固體電解質(zhì),將具有若干微米孔的多孔聚合物膜與光交聯(lián)聚乙二醇PEG基聚合物電解質(zhì)相結(jié)合。該聚合物固體電解質(zhì)具有較寬的電位窗(4.7 V)、高鋰離子電導(dǎo)率(10-4 S/cm級(jí)別,可與液體電解質(zhì)相媲美,足以用于實(shí)際用途)和較高的鋰離子遷移數(shù)(0.39)。
鋰離子在電解液中遷移時(shí)會(huì)自然擴(kuò)散,向不同的方向移動(dòng)。在兩個(gè)電極之間,其移動(dòng)距離在幾微米到10微米之間,而且并不總是線性移動(dòng),這是離子電導(dǎo)率下降的原因之一。在本項(xiàng)研究中,研究人員將光交聯(lián)聚乙二醇基固體聚合物電解質(zhì)與微米級(jí)多孔膜復(fù)合,從而改善其性能。
這種聚合物固體電解質(zhì)不僅表現(xiàn)出高性能,而且因?yàn)榘擦硕嗫啄�,預(yù)計(jì)可有效阻止鋰枝晶形成。這將有助于實(shí)現(xiàn)安全、高性能的鋰電池,推動(dòng)可持續(xù)能源供應(yīng)。
不同孔徑蜂窩膜復(fù)合電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系。
(責(zé)任編輯:子蕊)
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