科學家研發了一種新型的固態鋰電池,不會著火更安全

隨著鋰離子電池在電子裝置、電動汽車等領域的廣泛應用,越來越多的人開始擔憂其安全性問題,鋰離子電池的安全性問題在新能源領域也越來越受重視。

鋰離子電池含有液體電解質,具有一定的安全隱患。根據查詢的資料顯示,正常使用的情況下,鋰離子電池是不會自發產生如自燃、爆炸或者漏電等安全問題的,但是在一些極端條件下,如電池溫度突然瞬間達到120℃以上時,才有可能發生起火或爆炸。

科學家研發了一種新型的固態鋰電池,不會著火更安全

但是為了製造更完美更安全的鋰離子電池,科學家除了不斷地研發更大容量的電池外,他們也在考慮將電池中的液體電解質換成固體電解質,因為固體電解質除了有更高的能量密度外,它還更安全,它最具吸引力的地方是不會著火。

最近,加拿大滑鐵盧大學的一組研究人員,開發了一種具有幾個重要優勢的新型固體電解質,它由鋰、鈧、銦和氯組成,這種電解質能很好地傳導鋰離子。

當前的固態電解質迭代主要集中在硫化物上,硫化物在2。5伏以上時會氧化和降解。因此,它們需要在工作電壓高於4伏的陰極材料周圍加入絕緣塗層,這會削弱電子和鋰離子從電解質移動到陰極的能力。

科學家研發了一種新型的固態鋰電池,不會著火更安全

而氯化物電解質只有在高壓下才會氧化,這也是它變得越來越有吸引力,適用於構建當今鋰離子電池支柱的典型陰極材料的原因,之前就有很多研究報道了使用氯化物來設計電解質,這個研究的特別之處在於他們將一半的銦換成鈧,這種由鋰、鈧、銦和氯組成的電解質,能很好的傳導鋰離子,並具有較差的電子傳導性,因為高效能的全固態鋰電池需要高離子電導率-離子分佈和低電子電導率。

這就好比在正極材料和固體電解質之間建立了一堵牆,這堵牆使得電子不能輕易穿過電解質以防在高壓下觸發分解,但是鋰離子可以很好的透過。研究人員說它有助於在正極材料和固體電解質之間建立乾淨的介面,這一事實在很大程度上是造成即使在高用量下正極中的活性物質仍能保持穩定效能的原因。

科學家研發了一種新型的固態鋰電池,不會著火更安全

他們研發的這個電解質組合對於建立全固態電池至關重要!測試結果顯示該電池在高壓(高於4伏)下超過一百個迴圈和在中間電壓下數千個迴圈都不會顯著失去容量,在室溫下,表現出大於3,000次迴圈的長壽命和80%的容量保持率,此外,高陰極負載也顯示容量穩定保持高達190mAh/g。

目前該項研究成果發表在了學術頂刊《NatureEnergy》上。

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