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新固态电解质值得期待,300次循环后仍维持90%储量

2023-9-8 未解之谜网

目前市面上的锂离子电池,其中的电解质都是液态电解质,工业化自动化程度高、导电效果也比较好,自然有很好的成绩,然而也带来易燃的安全性问题,现在科学家开发出新型固态电解质,300 次充放电循环后仍保留超过 90% 的电池储存容量。

由于液态电解质的安全性议题,科学家长期以来一直在寻找替代品,也有开发出使用聚环氧乙烷(PEO)的固态聚合物电解质,有着热稳定度高、挥发性低以及不易燃烧等等优点,在交通工具上有着极大优势,但好还可以更好,如果聚合物电解质在室温下的离子电导率能再更高就好了。

而科学家透过交叉链接聚合物(cross-linked polymer)制成的固态电解质,则具有高离子电导度和稳定性,有望用于下一代锂电池,新材料在 300 次循环后仍保留超过 90% 的电池储存容量,是目前更安全的替代品。

根据发表在《PNAS Nexus》期刊的研究,Quanfeng Don固态电解质,开发的固态电解质,与其说是固态,实际上还有凝胶,设计并合成了由 1,3-二氧五环 (DOL) 和季戊四醇缩水甘油醚(Pentaerythritol glycidyl ether,PEG)组成的交叉键接聚合物的固态电解质。

该聚合物具有 3D 网状结构,室温下离子电导率高达每厘米 0.49 毫西(millisiemens),远高于现在常见的固态电解质。其锂离子迁移数高达 0.85。研究团队表示,这或许是下一代高能量密度全固态锂电池的不错选择。

根据 TrendForce“新能源车固态电池发展分析”报告,目前的固态电解质依材料分为硫化物、氧化物以及聚合物三种技术路线,再依液态电解质重量占比分为半固态及全固态电池。考量对电动车、电动飞机在能量密度、充放电效率及安全的要求,固态电池的研究将会愈来愈多。

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