一直以來,電池主要使用液態電解質。然而,人們一直在尋找固體替代品。20 世紀 70 年代,開發出了以聚氧化乙烯(PEO)為基礎的固體聚合物電解質,這種電解質具有多種優點,尤其是安全性。與目前的鋰離子電池相比,使用聚合物電解質的電池在車禍或飛機貨運區等情況下點燃的風險更低。
科學家們從一種交聯聚合物中開發出了一種固態電解質,這種電解質具有很高的離子傳導性和穩定性,有望用于下一代鋰電池。這種新材料在循環 300 次后仍能保持 90% 以上的電池存儲容量,是目前液態電解質更安全的替代品。 這種新開發的高導電性固體電解質可能會為固態鋰電池鋪平道路。電池通過化學反應儲存能量,這取決于帶電離子通過電解質從陰極流向陽極。 本征聚合物電解質聚合反應路徑。資料來源:Li 等人 遺憾的是,聚合物電解質在室溫下的離子電導率太低,無法實用。最近生產并被描述為"固態"的其他電解質實際上含有凝膠。Quanfeng Dong 及其同事設計并合成了一種固態電解質,它由 1,3-dioxolane (DOL) 和季戊四醇縮水甘油醚 (PEG) 組成的交聯聚合物制成。 這種本征聚合物電解質(IPE)具有三維(3D)網狀結構,在室溫下離子電導率高達 0.49 毫西門子/厘米,遠遠高于 PEO。 本征聚合物電解質的鋰離子遷移率高達 0.85。使用本征聚合物電解質制造的電池在經過 300 次充放電循環后,仍能保持 90% 以上的存儲容量。作者說,這種材料可能是下一代高能量密度全固態鋰電池的良好選擇。 |