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储能科学与技术

新型固态电解质抑制锂枝晶生长

2020-2-25 11:31| 发布者: admin| 查看: 235| 评论: 0

摘要: 发展固态电池的关键是电解质固态化,实现不起火、不燃烧,克服漏液和锂枝晶产生的问题。 固态锂电池被认为是下一代高安全、高比能量的锂(离子)电池的关键技术。但当前被市场所关注的固态电池企业,目前发 ...

发展固态电池的关键是电解质固态化,实现不起火、不燃烧,克服漏液和锂枝晶产生的问题。

固态锂电池被认为是下一代高安全、高比能量的锂(离子)电池的关键技术。但当前被市场所关注的固态电池企业,目前发展的基本上都不是全固态电池。

发展固态电池的关键是电解质固态化,实现不起火、不燃烧,克服漏液和锂枝晶产生的问题。同时,固态电解质的绝缘性使得其可以把电池正极与负极阻隔,从而做到有效避免正负极接触发生短路的隐患。

外媒报道称,伊利诺伊大学的几名工程师已经开发出一种基于聚合物的固体电解质,该电解质在受损后能够自愈,防止爆炸。

该材料还可以在不使用高温或刺激性化学催化剂的情况下进行回收。研究结果发表在《美国化学学会杂志》上。

当电池经历充电和放电循环时,它们会形成称为树枝状的树枝状结构。这些由固态锂组成的树枝状晶体会引起短路和热点,其成长程度足以刺穿电池的内部部件,并导致电极与电解液之间发生爆炸性化学反应。

尽管工程师一直在寻求用固体材料代替锂离子电池中的液体电解质,但许多材料却很脆并且导电性不高。

电池内部的高温会使大多数固体离子导电聚合物熔化,这使其成为非液体电解质的吸引力较小的选择。

由交联的聚合物链的网络生产固体电解质的进一步研究延迟了树枝状晶体的生长,但生成的结构过于复杂,无法在损坏后回收。

对此,伊利诺伊大学的研究人员开发了一种类似的网络聚合物电解质,其中的交联点经历交换反应并交换出聚合物链。聚合物在加热时变硬,从而最大程度地减少了枝晶问题,并在损坏后更容易分解和重新固化电解质。

伊利诺伊大学研究人员表示,与传统的聚合物电解质不同,这种新型聚合物还显示出电导率和刚度随加热而增加的特性。同时,该材料在室温下可溶于水,既节能又环保。

目前,国际上已有多家电池企业宣布即将量产固态电池,但主要以半固态电池为主,全固态电池的产业化还有很长的距离。

欧美方面:加拿大能源供应商魁北克水电公司宣布与戴姆勒建立了合作关系,魁北克水电公司将利用创新型固体玻璃电解质进行测试,与戴姆勒共同开发固态电池。

美国半固态电池研发公司24M公司与日本京瓷公司宣布,京瓷将采用24M公司新颖的SemiSolid电极制造工艺生产的半固态锂电池打造住宅储能系统Enerezza。

日韩方面:日本经济产业省(METI)宣布向OEM和电池供应商之间的技术研究联盟提供财务支持,该联盟正在开发固态电池技术。LIBTEC(锂电池技术和评估中心)有26个成员,包括丰田、日产、本田、杰士汤浅、日立和松下。

中国方面:包括清陶能源、辉能科技、赣锋锂业、万向一二三、卫蓝新能源、珈伟股份、巨电新能源等中国锂电池企业,目前均在积极布局产线甚至已投产。


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