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Nano Energy:一种新型复合固态电解质,兼具柔性和超界面稳定性

2020-03-13 来源:转载自第三方

近年来,固态锂电池因比传统液态锂电池能量密度更高、更轻薄和更安全的优势,受到广泛关注。固态电解质作为固态锂电池的核心材料,与电池的能量密度、功率密度、工作温度范围和安全性密切相关,因此,固态电解质的设计合成一直是锂电池科研者的研究热点。

固态电解质主要有聚合物固态电解质、氧化物固态电解质、硫化物固态电解质三大类。关于的聚合物固态电解质的研究较多,包括聚环氧乙烷(PEO)及其衍生物络合锂盐、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚环氧丙烷(PPO)、聚偏氯乙烯(PVDC)等。近日,华中科技大学电气学院曹元成教授课题组联合武汉理工大学麦立强教授课题组,设计出一种兼具优异机械性能和电化学性能的新型交联纳米复合聚合物固态电解质。

这种复合固态电解质通过表面改性纳米颗粒交联点的引入、嵌段聚合物的键接以及链段间自互补氢键系统的构筑而成,具有超强的柔性和超界面稳定性。在室温下其离子电导率达到1.32 mS cm-1,极限断裂伸长率高达700%。

课题组通过电化学剥离-沉积实验,表明以该电解质组装的锂锂对称电池在2.4 mA cm-2的电流密度以及3.6 mAh cm-2的面容量密度条件下实现了超过1710小时(570圈)的稳定充放电循环,以该电解质组装的Li/CNPE/LiFePO4电池可以实现2C倍率下的充放电,在0.5C倍率下保持148 mAh g-1的高比容量循环且100圈未见明显衰减。

该研究工作为开发适用于高能量密度、高安全性金属锂负极电池的电解质提供了新的思路。相关成果以“A Novel Cross-linked Nanocomposite Solid-state Electrolyte with Super Flexibility and Performance for Lithium Metal Battery”为题发表Nano Energy上。

参考文献:Shun Tang, Qian Lan, Lin Xu, Jiyuan Liang, PingLou, Cui Liu, Liqiang Mai, Yuan-Cheng Cao, Shijie Cheng, A novel cross-linked nanocomposite solid-state electrolyte with super flexibility and performance for lithium metal battery, Nano Energy, 2020, DOI:10.1016/j.nanoen.2020.104600


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