中國科大打破鋰電池固態電解質的瓶頸

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2019-09-05 來源:安徽科技廳

       中安在線、中安新聞客戶端訊 當前主流鋰電池普遍使用液態電解質,不僅特定體積內能夠儲存的能量有限,而且存在起火等安全隱患。為解決這些問題,固態鋰電池誕生了,然而目前使用固態電解質的電池難以實現良好的電極-電解質接觸,電池整體性能也并不令人滿意。

        近日,記者從中國科學技術大學獲悉,該校馬騁教授和他的合作者提出來一種新策略,可以有效解決下一代固態鋰電池中電極材料和固態電解質接觸差這一關鍵問題,合成出的固態復合物電極展現出優異的容量和倍率性能。

       “固態電池的電極-電解質接觸問題就像木桶的短板。”馬騁教授說,“近年來研究團隊們已經研發出多種性能優異的電極和固態電解質,但因為兩者間難以實現良好的接觸,鋰離子的傳輸效率受到很大限制。”

       馬騁教授通過對一種經典鈣鈦礦結構的固態電解質中的雜質相進行原子級觀測,雖然雜質和固態電解質結構迥異,研究團隊卻觀察到他們的原子在界面處能以相互外延的形式排布。經過一系列細致的結構和化學分析,他們發現這一雜質相和高容量的富鋰層狀物電極結構相同?;謊災?,上述經典固態電解質能夠以一種高性能正極的原子結構為模板進行結晶,從而在原子尺度形成緊密的界面。

       利用觀察結果,研究團隊將成分和鈣鈦礦固態電解質相同的非晶粉末在富鋰層狀物顆粒的表面做成結晶,成功地在新復合物電極中實現兩種固態材料間充分、緊密的接觸。解決了電極-電解質接觸問題,這種固-固復合物電極的倍率性能可以和和固-液復合物電極相媲美。

       更重要的是,研究團隊們還發現這種外延的固-固接觸可以容忍很大的晶格錯配,因此他們提出的策略可適用于多種鈣鈦礦固態電解質和層狀電極。據了解,研究團隊將沿著這個方向繼續探索,并將他們提出的策略應用到其他高容量、高電位的正極中。(記者 聶靜潔)

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