研究人員開發(fā)新型混合電解質(zhì) 用于鋰離子電池

時間:2022-09-14 08:21來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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       鋰離子電池廣泛應用于智能手機和電動汽車。在鋰離子電池中，鋰離子通過電解質(zhì)在正極和負極之間來回移動，從而實現(xiàn)反復充放電。
（圖片來源：東北大學）
 
        通常情況下，有機電解質(zhì)具有耐電壓性和離子導電性，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)在接近室溫時會結(jié)晶，導致鋰離子電導率大幅下降至10-6 S/cm左右。
分別為照片（左）、掃描電子電顯微鏡圖像（中）和復合電解質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖（右）。
 
       據(jù)外媒報道，為了解決這一問題，研究團隊發(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）、高鋰離子電導率（10-4 S/cm級別，可與液體電解質(zhì)相媲美，足以用于實際用途）和較高的鋰離子遷移數(shù)（0.39）。
 
       鋰離子在電解液中遷移時會自然擴散，向不同的方向移動。在兩個電極之間，其移動距離在幾微米到10微米之間，而且并不總是線性移動，這是離子電導率下降的原因之一。在本項研究中，研究人員將光交聯(lián)聚乙二醇基固體聚合物電解質(zhì)與微米級多孔膜復合，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，而且因為包覆了多孔膜，預計可有效阻止鋰枝晶形成。這將有助于實現(xiàn)安全、高性能的鋰電池，推動可持續(xù)能源供應。
不同孔徑蜂窩膜復合電解質(zhì)的離子電導率與溫度的關(guān)系。
 
(責任編輯：子蕊)
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