新加坡NBL推出“蛋糕”半固态电解质 提升锂硫电池安全性

(图片来源:A*STAR官网)据国外媒体报道，来自新加坡A*STAR研究所纳米生物实验室(NBL)的研究人员开发出了一种半固态电解质，可以提高锂硫电池的安全性，而不会影响其性能。这一突破性发现为锂硫电池铺平了道路，锂硫电池可作为各种电子和储能应用的高效电源解决方案。锂电池工业应用的主要障碍是安全性。因为电池中的液态有机电解液极易燃烧，容易泄漏；此外，电池需要依赖热性能和机械性能不稳定的电极隔板。虽然固体电解质显示出改善锂电池安全性能的潜力，但其与电极接触不良和离子电导率低使得电池的导电性和性能较差。NBL研究小组负责人Jackie Y. Ying教授说:“由液体和固体组成的混合准固体电解质是一种实用的折中方案，既能保持电池的安全性，又能实现良好的性能。但是固体成分的高电阻对电池的性能影响很大。为了克服这个问题，我们重建了固体构件的微观结构。我们的新方案不仅可以解决电解液的泄漏问题，而且具有稳定的热性能和机械性能。”NBL研究小组设计了一种混合准固体电解质，并将Li7La3Zr2O12 (LLZO)薄片制成可以吸收液体电解质的多孔膜。该团队还开发了一种制备用于构建电解质框架的LLZO片材的新方法，并将这种一步法制作3D框架的方法命名为“纸杯蛋糕法”。研究人员青睐LLZO材料，因为它们具有高离子电导率和优异的化学和电化学稳定性。由于非刚性结构，这种电解液能与电极保持良好接触，在运行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。此外，NBL半固态电解质可以在较大的电压范围内保持稳定，并与锂电池的不同电极材料兼容，包括高压阳极。采用NBL新型电解液制成的锂硫电池表现出高容量、快速充放电能力，并能抑制多硫化物穿梭，电池性能稳定。在实验过程中，这种新型电解质在1.5 mg/cm2的负载密度下可以实现高倍率性能(1和2C分别为~515 mAh/g和~340 mAh/g)。对于锂硫混合准固体电池来说，这是目前能达到的最好的性能之一。应教授说:“我们发现这种3D分层架构对于提高电池性能非常重要。此外，我们的系统在极端温度下表现出出色的稳定性。结果表明，我们基于芯片的结构具有巨大的潜力，可以作为其他半固态锂电池的框架。”NBL团队正在开发可商业化的新型锂离子、锂硫和锂固态电池。

(图片来源:A*STAR官网)据国外媒体报道，来自新加坡A*STAR研究所纳米生物实验室(NBL)的研究人员开发出了一种半固态电解质，可以提高锂硫电池的安全性，而不会影响其性能。这一突破性发现为锂硫电池铺平了道路，锂硫电池可作为各种电子和储能应用的高效电源解决方案。锂电池工业应用的主要障碍是安全性。因为电池中的液态有机电解液极易燃烧，容易泄漏；此外，电池需要依赖热性能和机械性能不稳定的电极隔板。虽然固体电解质显示出改善锂电池安全性能的潜力，但其与电极接触不良和离子电导率低使得电池的导电性和性能较差。NBL研究小组负责人Jackie Y. Ying教授说:“由液体和固体组成的混合准固体电解质是一种实用的折中方案，既能保持电池的安全性，又能实现良好的性能。但是固体成分的高电阻对电池的性能影响很大。为了克服这个问题，我们重建了固体构件的微观结构。我们的新方案不仅可以解决电解液的泄漏问题，而且具有稳定的热性能和机械性能。”NBL研究小组设计了一种混合准固体电解质，并将Li7La3Zr2O12 (LLZO)薄片制成可以吸收液体电解质的多孔膜。该团队还开发了一种制备用于构建电解质框架的LLZO片材的新方法，并将这种一步法制作3D框架的方法命名为“纸杯蛋糕法”。研究人员青睐LLZO材料，因为它们具有高离子电导率和优异的化学和电化学稳定性。由于非刚性结构，这种电解液能与电极保持良好接触，在运行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。此外，NBL半固态电解质可以在较大的电压范围内保持稳定，并与锂电池的不同电极材料兼容，包括高压阳极。采用NBL新型电解液制成的锂硫电池表现出高容量、快速充放电能力，并能抑制多硫化物穿梭，电池性能稳定。在实验过程中，这种新型电解质在1.5 mg/cm2的负载密度下可以实现高倍率性能(1和2C分别为~515 mAh/g和~340 mAh/g)。对于锂硫混合准固体电池来说，这是目前能达到的最好的性能之一。应教授说:“我们发现这种3D分层架构对于提高电池性能非常重要。此外，我们的系统在极端温度下表现出出色的稳定性。结果表明，我们基于芯片的结构具有巨大的潜力，可以作为其他半固态锂电池的框架。”NBL团队正在开发可商业化的新型锂离子、锂硫和锂固态电池。

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