新加坡研发实用的半固态电解质提升锂硫电池

2020-04-02 17:07

据外媒报道，新加坡研究所纳米生物实验室（NBL）的研究人员，开发了一种半固态电解质，可以提高锂硫电池电池的稳定性，使其更安全可靠。这一研究成果为研发安全锂硫电池提供了可行的解决方案。

锂硫电池具有高理论能量密度（2600 Wh/kg），且材料成本低廉，对环境友好，因此，自从概念提出，就受到社会各界的重视。

但是，锂硫电池成熟产品迟迟未能实现工业应用，其主要阻碍就在于安全性问题没能解决，原因就在于锂硫电池电池中的液体有机电解质易泄漏且易燃。

研究组负责人Ying教授表示：“由液体和固体组成的混合准固体电解质，称得上是一种实用的折衷方案，既能使电池保持安全性，又能实现良好的性能。”

为此，该研究团队开发出了制备LLZO薄片的新方法，用于构建电解质框架。此外，还将LLZO薄片制成可以吸收液体电解质的多孔膜，设计出一种混合准固态电解质。

Li7La3Zr2O12 （LLZO）材料离子电导率高，而且具有优异的化学和电化学稳定性。这种电解质是非刚性结构可与电极保持良好接触，且在操作和电池组装过程中不易开裂，有利于提高电池的安全性和性能。此外，NBL半固态电解质能在较大电压范围内保持稳定，可与不同的锂电池电极材料兼容。

该研究团队表示，在试验过程中，新型电解质在1.5 mg/cm2的负载密度下，可实现高倍率性能（1和2C分别为~515 mAh/g和~340 mAh/g）。对于锂硫混合准电池来说，这是目前所能达到的最佳性能之一。

试验结果表明，此类3D片层架构对于提升电池性能至关重要。新型电解质制成的锂硫电池表现出高容量、快速充放电能力，而且可以抑制多硫化物穿梭，电池性能稳定。

该团队正寻求开发可实现商业化的新型锂硫和锂固态电池。

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