美国研发新型锂电池混合固体电解质

2016-01-04 17:38

　　美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室科学家Nitash Balsara以及北卡罗莱纳大学Joseph DeSimone联合研究出一种高导电混合电解质，结合了两种主要类型的固体电解质--聚合物和玻璃。

　　Balsara表示：“电解质具有兼容性，在电池进行循环时，可变形保持与电极接触。这种固体电解质还具有前所未有室温电导率。”

　　电解质承载电池阴极和阳极之间的电荷，大多数商用电池都是使用的电解液。研究人员正在努力开发出一种全部使用固体成分的电池，性能更好，持续时间更长，安全性更高。

　　这两种固体电解质--聚合物和玻璃或陶瓷 - 都有自身的问题。聚合物电解质在室温下导电性不好，需要被加热。然而陶瓷电解质，在室温下导电性能很好，但需要一个很大的压力作用，以保持与电极接触。

　　这种玻璃-聚合物混合电解质，取玻璃颗粒，将全氟聚醚链附着到玻璃颗粒的表面，加入盐，然后从这些组成成分中制做出薄膜。通过调整聚合物与玻璃的配比，这样就能产生出一种兼容性强的电解质，室温条件下具有高导电性和优异的电化学稳定性。

　　虽然导电率不如那一种液体电解质那么强，低10-15倍。但是对于一些应用来说已经足够了。而且我们不需要液体电解质那么高的导电性，因为混合电解质中的所有电流都是由锂离子承载的，而传统的锂电解质，只有20％到30％的电流是由锂离子承载。

　　 “人们都用5伏的阴极，但是对于5伏阴极能够保持稳定性的电解质目前还没有。”Balsara表示，“但是我们已证明这种电解质对于5伏阴极能够保持稳定性。”

　　进一步的实验表明，该混合电解质非常适合于硫阴极，运行电压低，而且发电量高，价格便宜。另外，和传统液体电解质的锂硫电池不同，这种玻璃 - 高分子混合电解质具有不溶性。

　　研究人员在PNAS文章中写道：虽然仍有许多工作要做，我们的工作将开启混合固体电解质一条未知的道路，将解决锂电池的当前挑战。能源部的科学办公室为此研究提供资金。（文/Tina译）

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