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電池知识

高能量密度股票配资世界固态電解質的相關介紹

来源:寶鄂實业    2019-01-14 16:22    點擊量:

能源、信息和材料作为現代人類社會發展的三大支柱,其對人們的重要性不言而喻,尤其是能源中的儲能器件對于人們更是不可或缺,但是随着人們生活水平的提高,現在人們使用電子設備的頻率以及電子設備本身的耗電量也越来越高,因此高能量密度的電池已经迫在眉睫。如何構造一個具有高能量密度的電池是當今学術以及産业界的一個熱门課題。

 

相對于液态電池受到整體結構、電化学窗口等的影響,固态電池更容易擁有高能量密度,然而傳統的有機固體電解質由于電化学窗口有限以及室溫電導率低等缺點不能滿足實用。同時傳統的無機陶瓷類電解質具有界面阻抗大、與電極材料匹配性差等缺點,目前難以在固态電池領域得到大規模應用,因此開發具有較小界面阻抗的新型固态電解質對固态電池能量密度以及電化学性能的提升均具有十分重要的意義。

 

近期,北京大学深圳研究院潘鋒教授課題組在新型固态電解質以及高能量密度固态電池方面的研究取得重要進展。将含锂的離子液體([EMI0.8Li0.2][TFSI])作为客體分子裝載進多孔的金屬-有機框架材料(MOF)載體中,制備了新型複合固态電解質材料。其中,含锂的離子液體負責锂離子傳導,而多孔的金屬-有機框架材料則提供了固态載體以及離子傳輸通道,避免了傳統液态锂離子電池漏液的風險,同時對锂枝晶具有一定的抑制作用,使得金屬锂可以直接用作固态電池負極。新型的固态電解質材料不僅具有較高的體相離子電導率(0.3mS?cm-1),另外由于其獨特的微觀界面潤濕效應使得其界面锂離子傳輸性能極佳,與電極材料顆粒間具有良好的匹配性。由于以上特點,該新型固态電解質與磷酸鐵锂正極和锂金屬負極組裝的固态電池可以达到極高的電極材料負載量(25mg?cm-2),并且在-20—100℃的溫度區間内表現出良好的電化学性能。

 

該電解質構築方法不僅为開發高能量的固态電池提供了新思路,而且通過改變離子液體中金屬離子的種類,此方法也可擴展用于其他如K、Na、Mg、Al等固态電池中。相關文章在線發表在AdvancedMaterials(DOI:10.1002/adma.201704436)上

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