高能量密度LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂//SiOx-石墨软包半固态电池使用固化聚合物基电解质用于实际应用

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
• 储能 储能 储能 储能 储能 储能

背景情况:

• 高能量密度的离子电池面临的挑战是,由于丰富的阴极和基于Si的阳极,其短周期寿命和安全问题存在问题.
• 半固态电池技术为这些局限性提供了一个有前途的解决方案.

研究的目的:

• 开发和研究基于五乙烯四烯酸-阿佐异丁 (PETEA-AIBN) 的固态电解质.
• 评估这些电解质的电化学和安全性能,这些电解质在半固态酸电池中的Mn$_{0.05}$O$_{2}$//SiO$_{x}$-石墨软包电池中.

主要方法:

• 用于在现场建造PETEA-AIBN固态电解质的单聚合自组件.
• 在交叉链接的PETEA-AIBN框架内固定碳酸盐电解质分子.
• 调整化学相互作用以优化电解质分布和离子运输.

主要成果:

• 固态电解质表现出快速的Li^{+}$离子导电能力 (3.2 × 10^{-4}$ S cm^{-1}$) 和高的氧化潜力 (4.5 V 与 Li/Li^{+}$).
• 软包电池实现了高能量密度323Wh kg$^{-1}$和超过400个循环,容量保留94.8%.
• 与液体电解质电池相比,在穿孔和高温 (150°C) 条件下观察到显著改善的安全性能.

结论:

• 开发的基于PETEA-AIBN的固态电解质有效地提高了半固态电池的性能和安全性.
• 这项技术解决了当前高能量密度离子电池的关键局限性,为更广泛的采用铺平了道路.
• 在现场构建的固态凝设计对于实现卓越的电化学和安全特性至关重要.