美國研發電動車鋰電池混合固體電解質
日期:2024-12-27 10:07:45 作者:宏力精密鋼管 閱讀數:492美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室科學家NitashBalsara以及北卡羅萊納大學JosephDeSimone聯合研究出一種高導電混合電解質,結合了兩種主要類型的固體電解質——聚合物和玻璃。
Balsara表示:“電解質具有兼容性,在電池進行循環時,可變形保持與電極接觸。這種固體電解質還具有前所未有室溫電導率。”
電解質承載電池陰極和陽極之間的電荷,大多數商用電池都是使用的電解液。研究人員正在努力開發出一種全部使用固體成分的電池,性能更好,持續時間更長,安全性更高。
這兩種固體電解質——聚合物和玻璃或陶瓷,都有自身的問題。聚合物電解質在室溫下導電性不好,需要被加熱。然而陶瓷電解質,在室溫下導電性能很好,但需要一個很大的壓力作用,以保持與電極接觸。
這種玻璃-聚合物混合電解質,取玻璃顆粒,將全氟聚醚鏈附著到玻璃顆粒的表面,加入鹽,然后從這些組成成分中制做出薄膜。通過調整聚合物與玻璃的配比,這樣就能產生出一種兼容性強的電解質,室溫條件下具有高導電性和優異的電化學穩定性。
雖然導電率不如那一種液體電解質那么強,低10-15倍。但是對于一些應用來說已經足夠了。而且我們不需要液體電解質那么高的導電性,因為混合電解質中的所有電流都是由鋰離子承載的,而傳統的鋰電解質,只有20%到30%的電流是由鋰離子承載。
“人們都用5伏的陰極,但是對于5伏陰極能夠保持穩定性的電解質目前還沒有。”Balsara表示,“但是我們已證明這種電解質對于5伏陰極能夠保持穩定性。”
進一步的實驗表明,該混合電解質非常適合于硫陰極,運行電壓低,而且發電量高,價格便宜。另外,和傳統液體電解質的鋰硫電池不同,這種玻璃-高分子混合電解質具有不溶性。
研究人員在PNAS文章中寫道:雖然仍有許多工作要做,我們的工作將開啟混合固體電解質一條未知的道路,將解決鋰電池的當前挑戰。能源部的科學辦公室為此研究提供資金。