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西安交大科研團(tuán)隊(duì)在固態(tài)鋰電池領(lǐng)域取得新進(jìn)展

文章出處:責(zé)任編輯:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2020-05-07 11:21【
隨著便攜電子設(shè)備和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域?qū)︿囯姵啬芰棵芏群桶踩阅芤蟛粩嗵岣?,開發(fā)新型鋰離子電池迫在眉睫。鋰金屬電池因其更高的能量密度,有望實(shí)現(xiàn)在下一代儲能器件中的應(yīng)用。然而,傳統(tǒng)的有機(jī)液體電解液在高溫下極易揮發(fā)且存在燃燒的重大安全隱患,而且液體電解液和鋰金屬之間易于發(fā)生副反應(yīng),造成鋰枝晶的生長,降低了電池的庫倫效率,因此很難和鋰金屬搭配使用。
針對上述問題,西安交通大學(xué)化工學(xué)院李明濤副教授、唐偉教授團(tuán)隊(duì)與諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者、美國得州大學(xué)奧斯汀分校約翰·班寧斯特·古迪納夫(John B Goodenough)教授,聯(lián)合報(bào)道了一種分層結(jié)構(gòu)的復(fù)合凝膠電解質(zhì),實(shí)現(xiàn)了對傳統(tǒng)有機(jī)液體電解液的升級,解決了與鋰金屬匹配性的問題。該復(fù)合電解質(zhì)由改性納米SiO2和升級的凝膠電解質(zhì)兩部分構(gòu)成,改性的SiO2顆粒和凝膠電解質(zhì)具有更好的親和性,升級后的半固態(tài)凝膠電解質(zhì)避免了電解液揮發(fā)、泄漏帶來的安全問題,極大提高了電解質(zhì)的安全性能,并且SiO2和凝膠電解質(zhì)間的協(xié)同作用使該復(fù)合凝膠電解質(zhì)對鋰金屬化學(xué)穩(wěn)定性良好,能夠抑制鋰枝晶的生長?;谏鲜鰪?fù)合凝膠電解質(zhì)策略的鋰金屬固態(tài)電池的循環(huán)性能和庫倫效率都顯著提高。
這項(xiàng)工作展示了一種解決鋰金屬負(fù)極與傳統(tǒng)液體電解質(zhì)之間的界面挑戰(zhàn)的新策略,為液體電解液在鋰金屬固態(tài)電池中的應(yīng)用提供了新方向。
該項(xiàng)研究工作近日以“將傳統(tǒng)有機(jī)電解質(zhì)升級應(yīng)對下一代鋰金屬電池:一種納米二氧化硅支撐的分級結(jié)構(gòu)凝膠聚合物電解質(zhì)”(Upgrading Traditional Organic Electrolytes toward Future Lithium Metal Batteries: A Hierarchical Nano-SiO2-Supported Gel Polymer Electrolyte)為題發(fā)表于國際能源領(lǐng)域權(quán)威期刊《美國化學(xué)會(huì)能源快報(bào)》(ACS Energy Letters,影響因子16.331)。西安交通大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院為本文的第一通訊單位,第一作者為課題組碩士研究生楊浦,李明濤副教授、唐偉教授以及古迪納夫教授為共同通訊作者。該工作得到國家自然科學(xué)基金,陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助,西安交通大學(xué)分析測試中心也提供了大量測試表征支持。


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