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一直以來(lái),電池主要使用液態(tài)電解質(zhì)。然而,人們一直在尋找固體替代品。20 世紀(jì) 70 年代,開(kāi)發(fā)出了以聚氧化乙烯(PEO)為基礎(chǔ)的固體聚合物電解質(zhì),這種電解質(zhì)具有多種優(yōu)點(diǎn),尤其是安全性。與目前的鋰離子電池相比,使用聚合物電解質(zhì)的電池在車禍或飛機(jī)貨運(yùn)區(qū)等情況下點(diǎn)燃的風(fēng)險(xiǎn)更低。
科學(xué)家們從一種交聯(lián)聚合物中開(kāi)發(fā)出了一種固態(tài)電解質(zhì),這種電解質(zhì)具有很高的離子傳導(dǎo)性和穩(wěn)定性,有望用于下一代鋰電池。這種新材料在循環(huán) 300 次后仍能保持 90% 以上的電池存儲(chǔ)容量,是目前液態(tài)電解質(zhì)更安全的替代品。 這種新開(kāi)發(fā)的高導(dǎo)電性固體電解質(zhì)可能會(huì)為固態(tài)鋰電池鋪平道路。電池通過(guò)化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)存能量,這取決于帶電離子通過(guò)電解質(zhì)從陰極流向陽(yáng)極。 本征聚合物電解質(zhì)聚合反應(yīng)路徑。資料來(lái)源:Li 等人 遺憾的是,聚合物電解質(zhì)在室溫下的離子電導(dǎo)率太低,無(wú)法實(shí)用。最近生產(chǎn)并被描述為"固態(tài)"的其他電解質(zhì)實(shí)際上含有凝膠。Quanfeng Dong 及其同事設(shè)計(jì)并合成了一種固態(tài)電解質(zhì),它由 1,3-dioxolane (DOL) 和季戊四醇縮水甘油醚 (PEG) 組成的交聯(lián)聚合物制成。 這種本征聚合物電解質(zhì)(IPE)具有三維(3D)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在室溫下離子電導(dǎo)率高達(dá) 0.49 毫西門(mén)子/厘米,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 PEO。 本征聚合物電解質(zhì)的鋰離子遷移率高達(dá) 0.85。使用本征聚合物電解質(zhì)制造的電池在經(jīng)過(guò) 300 次充放電循環(huán)后,仍能保持 90% 以上的存儲(chǔ)容量。作者說(shuō),這種材料可能是下一代高能量密度全固態(tài)鋰電池的良好選擇。 |