記者從中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心獲悉，該中心先進炭材料研究部新型電化學材料與器件團隊在聚環(huán)氧乙烷基高性能電解質和固態(tài)電池方向取得新進展，全固態(tài)聚合物鋰電池循環(huán)使用次數和穩(wěn)定性得到提高，在室溫和低溫下(0°C)實現了優(yōu)異的電化學性能。研究成果近日在《納米能源》和《先進功能材料》上發(fā)表。
鋰電池作為儲能器件在手機、筆記本電腦及電動汽車等領域的應用十分廣泛，但傳統(tǒng)的鋰離子電池越來越接近其能量密度的極限，使用易燃有機電解液也使其安全性受到嚴峻的考驗，亟須開發(fā)下一代兼具高能量密度和高安全性的電化學儲能器件。
據介紹，固態(tài)電池采用固態(tài)電解質代替液態(tài)電解質的新型電化學儲能器件，具有安全性能高和能量密度高的特點，目前已開發(fā)了聚合物固態(tài)電解質、無機固態(tài)電解質及復合型固態(tài)電解質等多種研究體系。其中，聚環(huán)氧乙烷以其輕質、易成膜以及與電極間良好的界面接觸等特點，被廣泛應用于固態(tài)電解質的研究。
中科院金屬研究所研究人員針對聚環(huán)氧乙烷基固態(tài)電解質中鋰離子電導率和遷移數較低的問題，利用多硫化鋰的穿梭效應，通過原位電化學還原聚甲基丙烯酸酯與硫的共聚物，制備了-S4Li接枝的聚環(huán)氧乙烷固態(tài)電解質，從而實現快速的鋰離子傳輸，并有效改善界面穩(wěn)定性，使得全固態(tài)聚合物鋰電池在50°C下表現出高達1200圈的超高循環(huán)穩(wěn)定性。
針對聚環(huán)氧乙烷基固態(tài)電池需要在較高溫度(50-70°C)下使用，而在室溫及低溫下又難以工作的問題，研究人員從鋰離子傳輸的微觀尺度出發(fā)，以有機小分子丁二腈替代常規(guī)的無機填料，通過調控丁二腈和環(huán)氧乙烷的摩爾比，使固態(tài)電解質的離子電導率提升了2個數量級，固態(tài)電池在室溫和低溫下(0°C)下也表現出優(yōu)異的電化學性能。(記者 郝曉明)
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