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【固体铝电解电容器安全性】新加坡NBL推出“蛋糕”型半固体电解质,提高锂硫电池安全性

作者:安尼      发布时间:2021-04-14      浏览量:0
据国外媒体报道,新加坡A*STAR

据国外媒体报道,新加坡A*STAR研究所纳米生物学实验室(NBL)的研究人员开发出一种半固体电解质,可以在不影响性能的情况下提高锂硫电池的安全性。这一突破性发现为锂硫电池铺平了道路,锂硫电池可用作各种电子和储能应用中的高效电源解决方案。

制约锂电池工业化应用的主要障碍在于安全性。因为电池中的液态有机电解液高度易燃,容易泄漏;此外,电池需要依靠热性能和机械性能不稳定的电极隔板。固体电解质虽然具有提高锂电池安全性能的潜力,但其与电极接触不良,离子电导率低,使得电池的导电性和性能较差。

课题组负责人杰基英教授说:“由液体和固体组成的混合准固体电解质是一种实用的折衷方案,它可以保证电池的安全并获得良好的性能。但是固体成分的高电阻对电池性能影响很大。为了克服这个问题,我们重构了固体成分的微观结构。我们的新解决方案不仅可以解决电解液泄漏问题,还具有稳定的热性能和机械性能。”

NBL研究小组设计了一种混合准固体电解质,并将Li7La3Zr2O12 (LLZO)片制成可吸收液体电解质的多孔膜。该团队还开发了一种制备LLZO片材以构建电解质框架的新方法,并将这种制作3D框架的一步法命名为“纸杯蛋糕法”。

研究人员青睐LLZO材料,因为它具有高离子电导率和优异的化学和电化学稳定性。由于非刚性结构,电解液可以与电极保持良好的接触,在运行和电池组装过程中不易开裂,有利于提高电池的安全性和性能。此外,NBL半固态电解质可在大电压范围内保持稳定性,并与包括高压阳极在内的不同锂电池电极材料兼容。

采用NBL新型电解质制成的锂硫电池表现出高容量、快速充放电能力,并能抑制多硫化物的穿梭,因此电池性能稳定。在测试过程中,新电解液在1.5 mg/cm2的负载密度下可以实现高倍率性能(1和2C分别为~515 mAh/g和~340 mAh/g)。对于锂硫混合准固态电池,这是目前能达到的最好性能之一。

应教授说:“我们发现这种3D分层架构对于提高电池性能非常重要。此外,我们的系统在极端温度下表现出出色的稳定性。结果表明,我们的膜基结构具有很大的潜力,可以作为其他半固态锂电池的骨架。”

NBL团队正在开发可商业化的新型锂离子、锂硫和锂固态电池。