記者從中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心獲悉，該中心先進炭材料研究部新型電化學(xué)材料與器件團隊在聚環(huán)氧乙烷基高性能電解質(zhì)和固態(tài)電池方向取得新進展，全固態(tài)聚合物鋰電池循環(huán)使用次數(shù)和穩(wěn)定性得到提高，在室溫和低溫下(0°C)實現(xiàn)了優(yōu)異的電化學(xué)性能。研究成果近日在《納米能源》和《先進功能材料》上發(fā)表。
鋰電池作為儲能器件在手機、筆記本電腦及電動汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，但傳統(tǒng)的鋰離子電池越來越接近其能量密度的極限，使用易燃有機電解液也使其安全性受到嚴峻的考驗，亟須開發(fā)下一代兼具高能量密度和高安全性的電化學(xué)儲能器件。
據(jù)介紹，固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)代替液態(tài)電解質(zhì)的新型電化學(xué)儲能器件，具有安全性能高和能量密度高的特點，目前已開發(fā)了聚合物固態(tài)電解質(zhì)、無機固態(tài)電解質(zhì)及復(fù)合型固態(tài)電解質(zhì)等多種研究體系。其中，聚環(huán)氧乙烷以其輕質(zhì)、易成膜以及與電極間良好的界面接觸等特點，被廣泛應(yīng)用于固態(tài)電解質(zhì)的研究。
中科院金屬研究所研究人員針對聚環(huán)氧乙烷基固態(tài)電解質(zhì)中鋰離子電導(dǎo)率和遷移數(shù)較低的問題，利用多硫化鋰的穿梭效應(yīng)，通過原位電化學(xué)還原聚甲基丙烯酸酯與硫的共聚物，制備了-S4Li接枝的聚環(huán)氧乙烷固態(tài)電解質(zhì)，從而實現(xiàn)快速的鋰離子傳輸，并有效改善界面穩(wěn)定性，使得全固態(tài)聚合物鋰電池在50°C下表現(xiàn)出高達1200圈的超高循環(huán)穩(wěn)定性。
針對聚環(huán)氧乙烷基固態(tài)電池需要在較高溫度(50-70°C)下使用，而在室溫及低溫下又難以工作的問題，研究人員從鋰離子傳輸?shù)奈⒂^尺度出發(fā)，以有機小分子丁二腈替代常規(guī)的無機填料，通過調(diào)控丁二腈和環(huán)氧乙烷的摩爾比，使固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率提升了2個數(shù)量級，固態(tài)電池在室溫和低溫下(0°C)下也表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。(記者 郝曉明)
關(guān)鍵詞： 聚合物基固態(tài)電池循環(huán)
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