一个固态离子电池,带有微米大小的阳极,不受外部压力影响而运行
1Center of Energy Storage Materials & Technology, College of Engineering and Applied Sciences, Jiangsu Key Laboratory of Artificial Functional Materials, National Laboratory of Solid State Microstructures and Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University, Nanjing, 210093, P. R. China.
Nature communications
|March 14, 2024
概括
这项研究为固态电池 (SSB) 引入了弹性固体电解质,消除了对外部压力的需求. 这一创新提高了电池的稳定性和性能,为更安全,更节能的设备铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 固态电池 固态电池是什么
背景情况:
- 高压对于固态离子电池 (SSB) 来说至关重要,以防止体积变化引起的内部空隙和离子运输问题.
- 外部加压装置降低了电池的能量密度,增加了制造成本.
研究的目的:
- 开发SSB的机械优化策略,消除对外部加压装置的需求.
- 设计一种弹性固体电解质,它完全依赖于电池电池内部的内置压力.
主要方法:
- 开发了一种弹性固体电解质,通过将软硬的双单体共聚合物与深度环氧混合物相结合.
- 在微米尺寸的Si阳极配置和Li/弹性电解质/LiFePO4电池中测试了弹性电解质的性能.
- 在没有外部堆压力的条件下评估电池稳定性和容量保留.
主要成果:
- 弹性固体电解质具有很高的伸展性,变形恢复性,高室温离子导电性 (2×10−3 S cm−1) 和不易燃性.
- 与弹性电解质配对的微米大小的Si阳极在没有外部压力的300个循环中显示了90.8%的容量保留.
- /弹性电解质/LiFePO4电池在400个循环后实现了143.3 mAh g−1,而Si/弹性电解质/LiFePO4全电池在100个循环中保持了98.3%的容量.
结论:
- 弹性固体电解质策略使固态电池能够在没有外部堆压力的情况下运行.
- 这种方法显著提高了电池的稳定性,能量密度和安全性.
- 开发的弹性电解质促进了高性能固态电池的实际应用.
