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时间:2020-01-09来源:未知作者:admin点击:
使用固体电解质和锂(Li)金属负极的固态Li金属电池由于其高能量密度和安全性而广受欢迎,有望为电动汽车和智能电网提供新兴的能量存储系统。然而,固态锂电池的开发仍然面临缺

  使用固体电解质和锂(Li)金属负极的固态Li金属电池由于其高能量密度和安全性而广受欢迎,有望为电动汽车和智能电网提供新兴的能量存储系统。然而,固态锂电池的开发仍然面临缺乏兼具高离子电导率和高稳定性的固体电解质材料、电解质与正负极材料的物理接触较差、电解质/电极间界面阻抗大以及锂负极表面枝晶生长等难题。常见的固体电解质包括无机固体电解质(ISE)和固体聚合物电解质(SPE)。ISE包括Li

  0.33La0.557TiO3,Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3,Li10GeP2S12和Li7La3Zr2O12等,虽然ISE拥有高离子电导率,宽电化学窗口,高Li+迁移数和强机械刚度,但较大固-固界面阻抗以及与Li金属负极的化学反应(例如Ti4+,Ge4+),使得ISE难以形成满足Li+高效传输的稳定界面。传统的SPE是利用环氧乙烷(EO)链段运动来实现Li+的快速迁移,SPE因其具有重量轻、材料加工简便等特点而得到了广泛的研究。然而,低的离子电导率和窄的电化学窗口限制了SPE的实际应用。澳门新葡亰平台8455此外,合适的锂金属负极也是抑制锂金属电池枝晶生长的关键。

  近日,北京科技大学范丽珍教授和清华大学张强教授(共同通讯作者)采用溶液浇铸和热压相结合的方法,使用层状锂蒙脱石(LiMNT),聚碳酸乙烯酯(PEC)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、耐高电压的氟代碳酸乙烯酯(FEC)添加剂和聚四氟乙烯(PTFE)粘结剂,澳门新葡亰平台8455制备了具有高离子迁移数的插层复合固态电解质(CSE)。在25°C时,电解质具有高离子电导率(3.5×10

  (c,d)30PEC-70LiMNT-80LiFSI-15FEC-3PTFE复合电解质(c)和常规Celgard隔膜(d)的燃烧实验。

  (b,d)Li-Ni复合电极的光学照片(b)和相对应的SEM图像(d);

  30PEC-70LiMNT-80LiFSI-15FEC-3PTFE3DLi(c)电池的锂沉积行为示意图;

  【小结】本文采用高离子迁移数的插层PEC-LiMNT复合电解质和3DLi负极组装了具有高容量,稳定循环寿命和优异安全性的固态锂金属电池。复合电解质由聚合物基质(PEC),Li盐(LiFSI),单离子导体(陶瓷LiMNT),澳门新葡亰平台8455FEC添加剂和PTFE粘合剂组成,具有优异的成膜性。在25℃时,电解质的离子电导率大于10-4