新加坡NBL推“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研究所纳米生物学实验室(NBL)的研究人员开发出了一种半固体电解质，可以提高锂硫电池的安全性，而不会影响电池性能。这一突破为锂硫电池作为各种电子和储能应用的高效电源解决方案铺平了道路。制约锂电池工业化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，电池需要热性能和机械性能都不稳定的电极隔板。尽管固态电解质显示出提高锂电池安全性能的潜力，但是这种电解质和电极之间的不良接触以及低离子电导率导致电池的不良导电性和性能。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可以被认为是一种实用的折中方案，它可以保持电池的安全性并实现良好的性能。然而，固体元件的高电阻对电池性能有显著影响。为了克服这个问题，我们重建了固体部件的微观结构。我们的新解决方案不仅可以解决电解质泄漏的问题，而且具有稳定的热性能和机械性能。”性能。“NBL研究小组设计了一种混合准固体电解质，使用Li7La3Zr2O12 (LLZO)薄片制作多孔膜，可以吸收液体电解质。该团队还开发了一种新的方法来制备用于构建电解质框架的LLZO片材，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。得益于非刚性结构，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半固体电解质可以在很宽的电压范围内保持稳定，并与不同的锂电池电极材料兼容，包括高压正极。由NBL新电解质制成的锂硫电池具有高容量、快速充放电能力，并能抑制多硫化物的穿梭，电池性能稳定。在测试过程中，新电解质可以在1.5 mg/cm2的负载密度下实现高倍率性能(1和2C分别为约515 mAh/g和约340 mAh/g)。对于锂硫混合准固态电池，这是目前可以实现的最佳性能之一。应教授说:“我们发现，这种基于3D芯片的架构对于提高电池性能至关重要。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，我们的芯片结构有很大的潜力作为框架的其他半固体锂电池。“NBL团队正在开发可以商业化的新型锂离子电池、锂硫电池和锂固态电池。

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