登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《组件相互作用增强的准固态电解质，具有多种功能，适用于极端条件下具有优越安全性的柔性锂氧电池》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2019-01-14

  • 随着柔性和可穿戴设备的快速发展，高性能、安全稳定的锂氧(Li-O2)柔性电池成为迫切需要。在此，基于聚合物基体中聚偏氟乙烯- co -六氟丙烯和纳米硅之间的组分相互作用的集成固态设计，提出了一种稳定的锂氧电池准固态电解质(PS - QSE)。作为检测组装Li-O2电池包含PS QSE应承担的展品有效改善阳极可逆性(超过200个周期,850 h)和电池的循环稳定性(89周期,近900 h)。改善是由于PS QSE应承担的稳定性(包括电化学、化学和机械稳定性),以及有效保护锂阳极阴极的激进的可溶性中间体生成的。此外，还证明了在as - prepared PS - QSE中，各组分之间的相互作用在调节锂离子传导机制中起着关键作用。此外，基于口袋型PS‐QSE的Li-O2锂电池也显示出良好的灵活性，由于其集成的固态设计，可以承受各种变形。此外，Li-O2电池可以打洞，甚至可以切割成任何形状，安全性极高。因此，这种电池有潜力满足柔性和可穿戴电子产品的适配性和舒适性的要求。

    ——文章发布于2019年1月11日

51浏览量
原文链接
相关报告

  • 《具有革命性的电力：固态电池将如何改变技术》
    • 来源专题：工程机械与高端装备
    • 编译者：赵卫华
    • 发布时间：2025-07-29
    • 与传统锂离子电池相比，固态电池的充电时间更短，运行温度更低，并且在更小的空间内储存更多的能量。 加州大学河滨分校的一项研究解释了为什么这项技术将改变从电动汽车到消费电子产品的一切，并代表着能源存储的重大飞跃。 这些电池用更安全、更高效的固体材料取代了标准电池中的易燃液体。目前的电池可能需要30到45分钟才能充满80%的电量，而固态电池可以将充电时间缩短至12分钟，在某些情况下甚至只需3分钟。 该研究的主要作者、加州大学河滨分校机械工程教授Cengiz Ozkan表示，其优势源于化学和工程。“通过去除液体，改用稳定的固体材料，可以安全地一次性向电池中注入更多电量，而不会出现过热或起火的风险。” 传统的锂离子电池通过液体来移动锂离子（携带电荷的粒子）。但液体会随着时间的推移而降解，限制充电速度并带来火灾风险。固态电池则使用固体材料，为锂离子的移动提供了更安全、更稳定的环境。这使得充电速度更快、效率更高，安全隐患更少。 这些电池内部的固体被称为固态电解质。该综述重点介绍了三种主要类型：硫化物基、氧化物基和聚合物基。每种类型都有其优势：一些类型允许离子移动更快，另一些类型提供更好的长期稳定性或更易于制造。其中一种突出的硫化物基电解质的性能几乎与现有电池中的液体电解质一样，性能优越，但没有后者的缺点。 研究人员还介绍了科学家们目前用于实时观察电池工作的工具。中子成像和高能X射线等技术可以让研究人员观察锂在电池充放电过程中的内部运动情况。这有助于识别锂被卡住的位置，以及被称为“树突”的有害结构开始生长的位置。树突是一种微小的针状结构，可能导致电池短路或故障。 了解这些内部工作原理是制造更好电池的关键。“这些成像工具就像电池的核磁共振成像仪，”Ozkan说。“它们让我们能够观察电池的生命体征，并做出更明智的设计选择。” 固态电池也往往能更高效地利用锂。许多设计都采用了锂金属层，与目前电池中使用的石墨层相比，它能在更小的空间内储存更多能量。这意味着固态电池可以更轻、更小，同时仍能为设备供电，甚至更长时间。 传统的锂离子电池通常在电动汽车使用约5至8年后开始出现明显的性能下降，而固态电池则可以保持15至20年或更长时间的使用寿命，具体取决于使用情况和环境因素。 Ozkan表示：“传统的锂离子电池虽然具有革命性，但随着电动汽车、可再生能源电网、便携式电子产品和航空航天系统变得越来越普及和要求越来越高，正在达到它们的性能和安全的极限。” Ozkan表示，固态电池在未来的星际旅行和太空探索中也可能发挥关键作用。 由于其热稳定性和化学稳定性，这些电池更适合承受外太空的极端温度和辐射条件。它们还能在更小的空间内存储更多电量，这对于精打细算的任务至关重要。而且，由于没有液体电解质，它们在航天器或行星基地等封闭、受控氧气的环境中会更加可靠。 研究人员进行此次审查的目的是指导研究人员和技术人员加速固态系统的开发、提高可扩展性和进行实际部署。 但挑战依然存在。大规模生产这类电池仍然困难重重，成本高昂。文中提出了解决这些问题的路线图，包括开发更好的材料、改进电池部件的相互作用以及改进工厂技术以简化生产。 “固态电池每天都在朝着现实迈进，”Ozkan说道，“我们的审查展示了这项科学已经取得的进展，以及下一步需要采取哪些措施才能让这些电池投入日常使用。”
    86浏览量
    原文链接

  • 《【Advanced Energy Materials】工程师开发用于高性能全固态锂金属电池的先进固态电解质》
    • 来源专题：新能源汽车
    • 编译者：王晓丽
    • 发布时间：2024-07-22
    • 香港科技大学（科大）工程学院的研究人员最近为锂金属电池（LMB）开发出新一代固态电解质（SSE），可大大提高安全性和性能。 这一发现有助于推动电动汽车、便携式电子产品和电网等电池应用领域的储能技术发展。 与传统的液态电解质 LMB 相比，全固态 LMB 通过用固态电解质取代易燃的有机溶剂电解质，并抑制树枝状生长这一有害现象，从而提高了安全性和能量密度。 它们为储能技术的发展带来了广阔的前景。 为了应对这一挑战，香港科技大学化学与生物工程系助理教授 Kim Yoonseob 教授领导的研究团队开发了一种新的策略，将一类多孔的离子共聚物（Li+）结合起来。 这种新型 iCOF/PIL 复合 SSE 在室温下具有优异的离子电导率（高达 1.50 x 10-3 S cm-1）和锂离子传输能力（大于 0.80）。 通过实验和计算相结合的研究，研究小组发现 PIL、双（三氟甲烷磺酰基）亚胺锂（LiTFSI）和 iCOFs 之间建立的共配位和竞争配位机制能够在限制 TFSI- 移动的同时实现 Li+ 的快速传输。 利用这种先进的 SSE，研究小组进一步制造出了由复合 SSE 和 LiFePO4 复合阴极组成的 LMB 全电池，并发现它在 1C 和室温条件下的初始放电容量为 141.5 mAh g-1，在 800 次循环中的容量保持率高达 87%。 它释放了 iCOFs 在电化学储能设备中的巨大潜力，为全固态 LMB 在电动汽车、便携式电子产品和电网等各种应用中的广泛采用开辟了新的道路。 这项研究由香港科技大学、上海交通大学、浙江大学和韩国汉阳大学的研究人员合作完成，论文发表在Advanced Energy Materials 上。 原文链接: Jun Huang et al, High‐Performance All‐Solid‐State Lithium Metal Batteries Enabled by Ionic Covalent Organic Framework Composites, Advanced Energy Materials (2024). DOI: 10.1002/aenm.202400762
    403浏览量
    原文链接