马里兰大学开发可打印固态电解质薄膜 推动下一代锂离子电池发展

锂离子电池广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和电网储能系统。然而，传统锂电池的电解质是一种有机液体，很容易引起火灾和爆炸。相比之下，使用陶瓷固体电解质薄膜可以防止锂枝晶的生长，避免热失控引起的短路，并提供可行的安全解决方案，同时提高能量密度，促进下一代锂离子电池的发展。然而，由于材料质量差，目前使用的SSE膜的离子电导率相对较低，范围约为10-8至10-5S/cm。

据外媒报道，马里兰大学詹姆斯·克拉克工程学院的胡良兵领导的一个研究团队最近开发了一种打印和烧结各种SSE薄膜的新方法。该团队将这种方法命名为“打印和辐射加热”（PRH），其特点是基于解决方案的可打印技术和快速烧结。在典型的工艺中，将前体悬浮液印刷在基板上，并且可以调节浓度和厚度。随后，在1500°C左右快速高温烧结约3秒后，可以获得优异的性能和质量的SSE膜，从而最大限度地减少锂损失并实现高结晶度。通过使用这种方法，不仅可以使SSE膜具有致密均匀的微观结构，而且可以获得良好的离子导电性。值得一提的是，从前驱体到最终产品的制造过程可以在大约5分钟内完成，这比传统方法快大约100倍。在概念验证演示中，该团队演示了一种石榴石基印刷SSE膜，该膜具有高达1ms/cm的高离子电导率和优异的循环稳定性。这种方法也可以应用于各种其他设计，例如复杂的多层组装，以避免合成过程中的交叉污染；此外，它还可以用于制备其他陶瓷薄膜，为高性能固态安全电池和其他薄膜基器件的发展开辟了新的机遇。

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