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凝胶电解质+固态聚合物电解质=可用于准固态锂电池的复合电解质

2020-09-14 来源:转载自第三方

固态电池被认为是提高锂离子电池能量密度和安全性能的必经之路,是电动汽车的理想选择。然而由于技术局限,实现全固态电池的实际应用近期来看仍是个漫长的过程,良好导电率的电解质是推动固态电池量产的关键,成为科研和产业领域的研发热点。本文介绍一款用于准固态电池的复合电解质。

该电解质由孙晓玉等人设计,包括涂覆于锂负极的凝胶电解质和涂覆于正极的准固态电解质。凝胶电解质由导电锂盐Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(LAGP)、聚合物电解质机体和增塑剂等物质构成,其中导电锂盐LAGP是一种具有较高室温离子电导率的无极快离子导体,凝胶电解质层与准固态电解质层间均具有该物质,二者相接触时,由于该导电锂盐的存在可大大减小界面电阻对锂离子传导的阻力,使离子传导更快速,以获得复合电解质的高导电率。聚合物电解质基体主要作用是提供电解质的凝胶状态,将其涂敷在金属锂负极表面,包裹锂负极,可将金属锂与电解液隔开,防止电解液与锂负极发生副反应,避免副产物影响体系电化学性能。另一方面,均匀分散在凝胶中的LAGP中保证本凝胶状态的电解质在具有隔离作用的同时锂片表面具有柔性限位作用,避免形成锂枝晶,同时保证了电解质在室温下电导率良好。增塑剂则主要影响聚合物电解质基体的链段长度,产物导电率随着增塑剂加量的增多先增大后减小。

准固态电解质包括甲基丙烯酸甲酯、导电锂盐、介孔分子筛,聚合物固态电解质填充介孔分子筛,其中聚合物固态电解质用原位聚合法,以甲基丙烯酸甲酯做骨架结合高盐浓度的磷酸盐基材料制备成聚合物固态电解质,在此聚合物固态电解质内,填充介孔分子筛,其中介孔分子筛可有效吸收电解液在电解液中可稳定存在,可最大程度吸收电解液,避免电解液与正负极间过多的接触产生副反应,同时避免电解液在安全测试时燃烧,造成电池起火、爆炸等现象。

综上,该复合电解质可将锂金属应用于准固态电池,获得的锂离子电池体系结构稳定,具有高能量密度、高倍率性能与长循环性能,同时安全性能也显著提高。


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