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全固态锂电池的开发现状

    作者:J9九游会AG新软件
    发布日(ri)期(qi):2022-11-22         
阅读:15     
 
 

以固态电解质取代传统液体有机电解质,采用固态电解质的大容量新一代电池,即所谓全固态电池,由于其在能量密度提高的同时,还可确保安全性和实现长寿命化。因此,正引起越来越多的重视和关注。

电(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)主要(yao)组(zu)成(cheng)部(bu)分包括蓄能的(de)(de)正极和负极,以(yi)及(ji)正、负极之间(jian)传递导(dao)电(dian)(dian)离(li)子(zi)(zi)的(de)(de)电(dian)(dian)解质(zhi)。从而,为(wei)实现锂(li)电(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)全(quan)固态化的(de)(de)关(guan)键(jian)是固态电(dian)(dian)解质(zhi)。目前(qian),从高等院(yuan)校、科研机构,甚至(zhi)在企业中,都在热衷于研制全(quan)固态化锂(li)电(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)。早在上世纪90年代,锂(li)离(li)子(zi)(zi)电(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)诞(dan)生(sheng)、普及(ji),并处于全(quan)固态锂(li)电(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)研发的(de)(de)关(guan)键(jian)时期,当(dang)时的(de)(de)固态电(dian)(dian)解质(zhi)主流(liu)是高分子(zi)(zi)电(dian)(dian)解质(zhi),一般(ban)称为(wei)聚合物(polymer)电(dian)(dian)解质(zhi)或凝胶电(dian)(dian)解质(zhi)。

高分子电解质中,锂离子的移动,受侧链的链段运动所支配,可期望的离子导电率为10-4S/cm左右。由于导电性高、电池输入、输出电流密度大而提倡的凝胶电解质,浸渍了高分子的有机溶剂作为可塑剂(增韧剂),因而提高了离子的运动能力,可以说,有机溶剂电解质,性质依旧不变仅将其形状固态化而已。凝胶电解质也是一种重要的聚合物电解质体系,但这是由聚合物电解质吸附电解液、离子液体或其它小分子溶剂形成的,严格讲,还不能算作全固态电解质。

与此相应,现在研究的主流则为无机材料的,无机固体电解质体系庞大。按照其物质结构可分为晶体型和非晶体型(玻璃态)两种,其中晶体型电解质主要包括钙钛矿类(perovskite),结晶锂超离子导体类(LISICON)、钠超离子导体类(NASICON)以及层状Li3N类;非晶体型固体电解质主要包括氧化物玻璃态和硫化物玻璃态以及LiPON类。目前研发前景较好的主要有LiPON电解质和硫化物玻璃态电解质两类。硫化物电解质是导电率高的一类固态电解质,室温下可达10-4~10-3S/cm,且电化学窗口(electric-chemical- window)达5V以上,一直是学术界及产业界关注的重点。

另(ling)方面,针对全固(gu)态化电(dian)池(chi)最(zui)近期待高(gao)的(de)是(shi):具有(you)与有(you)机溶剂电(dian)解(jie)质(zhi)性(xing)质(zhi)不同的(de)无(wu)机固(gu)态电(dian)解(jie)质(zhi)。在此情况下,个(ge)人(专用(yong)(yong))电(dian)脑及移动电(dian)话等民(min)生用(yong)(yong)品上使(shi)用(yong)(yong)的(de)锂(li)离子电(dian)池(chi),作为(wei)混合式电(dian)动汽车(HEV)的(de)电(dian)源及配置于电(dian)力(li)系统的(de)储能装(zhuang)置等,均期望这种无(wu)机固(gu)态电(dian)解(jie)质(zhi)能在电(dian)池(chi)应用(yong)(yong)技术(shu)中发挥较(jiao)大作用(yong)(yong)。

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