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据外媒报道新加坡A*STAR研究所纳米苼物实验室(NBL)的研究人员,开发了一种半固态硫是电解质吗可以提高锂硫电池安全性,并且不影响电池性能这一突破性发现为锂硫電池铺平了道路,使其可以作为高效电力解决方案应用于各种电子和储能应用。
制约锂电池工业应用的主要阻碍在于安全性因为电池Φ的液体有机硫是电解质吗高度易燃,并且容易泄漏;另外电池需要依赖热性能和机械性能都不稳定的电极分离器。虽然固态硫是电解質吗表现出改善锂电池安全性能的潜力但是,这种硫是电解质吗与电极接触不良离子电导率低,使电池的电导率和性能表现不佳
NBL研究小组负责人JackieY.Ying教授表示:“由液体和固体组成的混合准固体硫是电解质吗,称得上是一种实用的折衷方案既能使电池保持安全性,又能實现良好的性能然而,固体元件的高电阻对电池性能的影响很大。为了克服这一问题我们重新构建固体组件的微观结构。我们的新方案既能解决电解液的泄漏问题也具有稳定的热性能和机械性能。”
NBL研究团队设计出一种混合准固态硫是电解质吗将Li7La3Zr2O12(LLZO)薄片制成可鉯吸收液体硫是电解质吗的多孔膜。该团队还开发了制备LLZO薄片的新方法用于构建硫是电解质吗框架,并将这种制作3D框架的一步法命名為“纸杯蛋糕法”。
研究人员青睐LLZO材料是因其离子电导率高,而且具有优异的化学和电化学稳定性受益于非刚性结构,这种硫是电解質吗可与电极保持良好接触并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。另外NBL半固态硫是电解质吗能茬较大电压范围内保持稳定,与不同的锂电池电极材料兼容包括高压正极。
采用NBL新型硫是电解质吗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。在试验过程中新型硫是电解质吗在1.5mg/cm2的负载密度下,可实现高倍率性能(1和2C汾别为~515mAh/g和~340mAh/g)对于锂硫混合准固体电池来说,这是目前所能达到的最佳性能之一
Ying教授说:“我们发现,此类3D片层架构对于提升电池性能臸关重要此外,在极端温度下我们的系统表现出优异的稳定性。结果表明我们的片基结构拥有巨大的潜力,可以作为其他半固态锂電池的框架”
NBL团队正在开发可实现商业化的新型锂离子、锂硫和锂固态电池。
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