由于具有功率密度高、自放電率低、無(wú)記憶效應(yīng)和放電電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),鋰離子電池已逐步成為動(dòng)力電池的主要選擇。隔膜和電解液是鋰離子電池的兩個(gè)關(guān)鍵組件,目前商業(yè)上多使用PP/PE隔膜和有機(jī)電解液。然而電池的大功率輸出性能和安全性方面的需求對(duì)目前商用隔膜和電解液提出了重大挑戰(zhàn)。在大功率放電過(guò)程中,局部溫度達(dá)到100℃左右就會(huì)引起負(fù)極固體電解質(zhì)界面保護(hù)膜分解并釋放熱量,使電池升溫引發(fā)有機(jī)電解液等物質(zhì)的分解和隔膜的融化,導(dǎo)致正負(fù)極直接反應(yīng)甚至爆炸;谝簯B(tài)電解質(zhì)的電化學(xué)器件還存在電解質(zhì)易泄漏、比能量低、易腐蝕電極材料、設(shè)計(jì)組裝困難等缺點(diǎn)。開發(fā)基于凝膠聚合物鋰離子電解質(zhì)膜電化學(xué)器件,避免使用可自由流動(dòng)的電解質(zhì)溶液,克服液態(tài)電解質(zhì)體系的缺點(diǎn),是提高鋰電池的比能量和安全性能一個(gè)趨勢(shì)。
高分子與復(fù)合材料事業(yè)部功能膜團(tuán)隊(duì)在薛立新研究員和陶慷副研究員的帶領(lǐng)下,通過(guò)大量試驗(yàn)研究,在離子液體型凝膠聚合物電解質(zhì)的制備上取得重要進(jìn)展。項(xiàng)目組制備離子液體型凝膠聚合物電解質(zhì)不但充放電循環(huán)性能穩(wěn)定(如圖1),在常溫下充放電測(cè)試中幾乎沒有觀察到容量衰減,且在高溫循環(huán)性能比目前商用隔膜/商用電解液體系更為優(yōu)越。在80℃下充放電循環(huán)中,商用體系在第5次循環(huán)時(shí)就已經(jīng)開始出現(xiàn)充放電容量衰減,至第11次時(shí)放電容量已經(jīng)衰減至80mAh/g。而凝膠聚合物電解質(zhì)在該溫度下循環(huán)穩(wěn)定,一直保持在140mAh/g以上。有效地提高了鋰離子電池安全性能。這種新型的凝膠電解質(zhì)體系由于采用了具有良好熱和化學(xué)穩(wěn)定性的、較寬電化學(xué)窗口的、高導(dǎo)電率的、低蒸氣壓的增塑體系,表現(xiàn)出了良好的性能。上述研究結(jié)果已獲國(guó)家授權(quán)發(fā)明專利1項(xiàng),正在申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利2項(xiàng)。目前正進(jìn)一步向產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)過(guò)程之中。
常溫充放電循環(huán)曲線 高溫(80℃)充放電循環(huán)曲線
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- 江南大學(xué)劉天西/陳蘇莉、河南大學(xué)田志紅 Angew(Hot Paper): 超分子拓展的聚合物電解質(zhì)助力高能全固態(tài)鋰金屬電池 2025-03-02
- 長(zhǎng)春應(yīng)化所王獻(xiàn)紅團(tuán)隊(duì) JACS: 可逆鋰鹽催化實(shí)現(xiàn)固態(tài)聚合物電解質(zhì)閉環(huán)回收 2025-02-27
- 四川大學(xué)王延青 Carbon:離子摻雜與界面工程協(xié)同內(nèi)外修飾 TiNb2O7 用于高性能鋰離子電池 2025-03-21
- 武漢大學(xué)陳朝吉教授、西班牙巴斯克大學(xué)Erlantz Lizundia教授 AM:鋰離子電池生物基聚合物電解質(zhì)的環(huán)境可持續(xù)性評(píng)估 2025-01-12
- 四川大學(xué)王延青 ACS AMI:使用 3D 導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)硅-碳納米管復(fù)合陽(yáng)極增強(qiáng)鋰離子電池 2025-01-12
- 武大常春雨、寧波材料所陳濤/魏俊杰《Adv. Mater.》:面向超靈敏自供電離子皮膚的電場(chǎng)誘導(dǎo)雙梯度水凝膠離子二極管 2025-04-03
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