據(jù)外媒報道,日本東北大學(Tohoku University)的研究人員研制了一種鋰離子電池用聚合物固態(tài)電解質(zhì),在保持設備導電性的同時比通常使用的電解質(zhì)更加安全。
在發(fā)表于《交叉科學》(iScience)期刊的論文中,科學家解釋稱,液態(tài)碳酸亞乙酯(EC,Ethylene Carbonate)及其凝膠因其耐電壓性和離子導電性而被選作鋰離子電解質(zhì)。但是,這些材料非常易燃。
而聚合物固態(tài)電解質(zhì)被認為比EC電解質(zhì)更加安全。聚乙二醇(PEG,PolyEthylene Glycol)等物質(zhì)已被提出作為抗沖擊鋰離子電解質(zhì)。不過,PEG基聚合物電解質(zhì)在常溫下結(jié)晶,導致室溫下鋰離子導電性大幅降至10-6 S/cm。
為解決這個問題,東北大學的研究團隊研制了一種新的聚合物固態(tài)電解質(zhì),將具有幾個微米孔的多孔聚合物膜與可光交聯(lián)的PEG基聚合物電解質(zhì)相結(jié)合。
這種聚合物固態(tài)電解質(zhì)實現(xiàn)了較寬的電位窗口(4.7V)、10-4S/cm級別的高鋰離子電導率,與液體電解質(zhì)相當,可以滿足實際需求,鋰離子遷移數(shù)也高(0.39)。
由于自然擴散原理,鋰離子在電解質(zhì)中運移的方向不固定。其運移的距離在幾個μm到10μm,而且在電極之間并不總是線性移動,這也是離子導電率衰減的原因之一。但這項新研究表明,當可光交聯(lián)PEG基固態(tài)聚合物電解質(zhì)與微米級多孔膜結(jié)合使用時可大幅提高性能。
研究人員稱,聚合物固態(tài)電解質(zhì)不僅性能好,而且可以有效地阻止導致短路的鋰枝晶的產(chǎn)生。
原標題:日本研制新型鋰離子電池用聚合物固態(tài)電解質(zhì)