地球丰富的高酸纳米板块凝电解质用于固态金属电池

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
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 离子电池主导储能,但在能量密度,安全性和可扩展性方面存在局限性.
• 下一代电解质需要地球上丰富的材料来解决供应链和环境问题.
• 固态电解质提供了更高的安全性和能量密度,但在材料加工和性能方面面临着挑战.

研究的目的:

• 开发一种可扩展的方法来剥离最丰富的粘土 - - 考利尼特,用于纳米复合物电解质.
• 创建一个机械坚固和高度导电的纳米复合材料凝电解质,使用高酸纳米板块 (KNPs) 和酸 (SN).
• 为了评估KNP-SN电解质在具有高压阴极的高速可充电金属电池中的性能.

主要方法:

• 一个可扩展的液相脱皮过程被用来生产高酸纳米板块 (KNPs).
• 结合KNP与苏奇尼尼特 (SN) 液体电解质,形成一个纳米复合物凝电解质.
• 描述了KNP-SN电解质的电化学,机械和热性能.
• 在金属电池中测试了KNP-SN电解质的性能,使用LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 (NCA) 阴极.

主要成果:

• 通过可扩展的液相脱皮,成功生产了高重度表面积的高化石纳米板块 (KNPs).
• 纳米复合物凝电解质KNP-SN表现出高室温离子导电性 (1 mS cm-1) 和刚性储存模量 (>10 MPa).
• 电解质表现出广泛的电化学稳定性窗口 (4.5V与Li/Li+相比) 和出色的热稳定性 (>100°C).
• 在可充电金属电池中,KNP-SN电解质使使用高压NCA阴极的可充电金属电池实现了高速性能.

结论:

• 考利尼特的可扩展液相脱皮是可行的,克服了由于强烈的层间相互作用而导致的先前限制.
• 开发的基于高酸盐的纳米复合物凝电解质为先进的储能应用提供了一个有希望的,地球丰富的替代方案.
• 脱皮策略为各种基于高酸盐的纳米复合材料提供了一个可扩展的制造平台.