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研究人員開發新型混合電解質 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，鋰離子通過電解質在正極和負極之間來回移動，從而實現反復充放電。
（圖片來源：東北大學）
 
        通常情況下，有機電解質具有耐電壓性和離子導電性，如液態碳酸亞乙酯（EC）及其凝膠，可用作鋰離子電解質。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，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作為耐沖擊的鋰離子電解質。但是，PEG基聚合物電解質在接近室溫時會結晶，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）和復合電解質結構示意圖（右）。
 
       據外媒報道，為了解決這一問題，研究團隊發明了一種新型聚合物固體電解質，將具有若干微米孔的多孔聚合物膜與光交聯聚乙二醇PEG基聚合物電解質相結合。該聚合物固體電解質具有較寬的電位窗（4.7 V）、高鋰離子電導率（10-4 S/cm級別，可與液體電解質相媲美，足以用于實際用途）和較高的鋰離子遷移數（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，研究人員將光交聯聚乙二醇基固體聚合物電解質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不僅表現出高性能，而且因為包覆了多孔膜，預計可有效阻止鋰枝晶形成。這將有助于實現安全、高性能的鋰電池，推動可持續能源供應。
不同孔徑蜂窩膜復合電解質的離子電導率與溫度的關系。
 
(責任編輯：子蕊)
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