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время выпуска:2022-03-22 13:48:34 Просматривать:821 источник:Производитель литиевых батарей Hi-Chipcom

  固态锂电池电解液有哪些体系?(图1)

  固态锂电池对产品输出有概念,技术到现在还没有成熟,但距离真正大规模商用还有很长的路要走。固态锂电池主要是和液态锂离子电池的电解质形态的区别,即电解质是固态的,那么固态锂电池的电解质有哪些呢?

  1. 用于固态锂电池电解质的有机聚合物体系

  常规液态锂离子电池中使用的电解质和隔膜主要由有机成分组成,因此同样属于有机物质的有机聚合物是固态电解质基板的自然选择。有机聚合物电解质体系包括聚环氧乙烷(PEO)和结构上具有一定相似性的聚合物(聚氧丙烯、聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯)。

  聚环氧乙烷因其与锂负极良好的相容性而成为有机聚合物固体电解质的主流选择。鉴于聚环氧乙烷本身不含锂,需要先掺杂上述锂盐;其锂传导机理是通过醚-氧键/其他电负性较高的原子对锂离子的感应,随后在非晶区富锂链的节段运动,实现锂离子的邻接转移,最终的效果是锂离子从聚合物层的一侧进入,从另一侧出来,实现锂离子的充放电传输。锂盐掺杂聚环氧乙烷的结晶度越高,强度越高,但锂离子电导率越低,因此也研究了无机颗粒掺杂、聚合物接枝、共聚、交联改性等降低适度结晶度的方法。被广泛使用。迄今为止,聚环氧乙烷固体电解质在稍高温度下的锂离子电导率已被实用化,其密度低,界面电阻低,易于薄层化和机械加工。

  但掺杂锂盐的聚环氧乙烷固体电解质耐高压性能较差,常规电压的三元材料会被氧化,限制了正极材料的选择,极大地限制了最终电池的能量密度。 .此外,聚环氧乙烷的强度相对较低,其抗穿刺短路的能力较其他固体电解质体系弱。

  2、固态锂电池电解液的氧化物体系

  氧化物体系的固体电解质主要有钙钛矿结构的锂钢钛氧化物(LLTO)、石榴石结构的锂钢锆氧化物(LLZO)、快离子导体(LISICON、NASICON)等。在微观水平上形成结构稳定的锂离子传输通道。氧化物固体电解质的最大优势来自于无机氧化物的固有特性:机械强度高、物理化学稳定性高、耐压性强、制造复杂度低。同时,掺杂一些元素后,氧化物固体电解质在稍高温度(如800℃)下的锂离子电导率在实践中也可以接受。

  氧化物固体电解质的不足也源于无机氧化物的固有特性:对于电极-电解质界面,界面接触能力较差,循环过程中界面稳定性也较差,导致循环过程中界面阻抗迅速增加.负极有效容量不足,电池寿命衰减较快;薄层也很困难。因此,氧化物固体电解质往往需要添加一些聚合物成分并与微量离子液体/高性能锂盐-电解质混合,或使用辅助原位聚合制造准固态电池,以保留一些安全优势并提高电解质- 电极的界面接触。

  3、固态锂电池电解液的硫化物体系

  硫化物系固体电解质可视为由硫化锂和铝、磷、硅、钛、铝、锡等元素的硫化物组成的多元复合材料,材料涵盖晶态和非晶态。硫离子半径大,使锂离子传输通道更大;电负性也合适,因此硫化物固体电解质在所有固体电解质中具有最好的锂离子电导率,其中 Li-Ge-P-S 系统在室温下的锂离子电导直接与电解质的电导相当。此外,硫化物固体电解质具有更高的机械强度,与高容量硫正极的相容性最好。