基于插層鋰負(fù)極的全固態(tài)鋰金屬電池
SPEs在電池應(yīng)用中的主要問題是它們在室溫下具有相對有限的離子電導(dǎo)率、低電壓區(qū)域和窄的操作溫度。但是,通過交聯(lián)是一種有效改善PEO基電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度的方法。還報(bào)道了用于ASSLMBs構(gòu)造的固態(tài) sp3 硼基單離子導(dǎo)電PEO基聚合物電解質(zhì)膜(S-BSM)。鋰離子與 sp3 硼原子之間的弱關(guān)聯(lián)作
(A)在18 C和100℃下,LTO/Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3/LCO ASSLBs的循環(huán)性能;
(B)LGPS系列的電化學(xué)穩(wěn)定性;
(C)電池的拉格尼圖。
4.2、全固態(tài)鋰硫電池
由于鋰硫電池具有高理論能量容量 (1672 mAh/g)、成本效益、無毒性和天然豐度的優(yōu)勢,所以硫被認(rèn)為是最有希望的下一代高能系統(tǒng)的正極候選物。然而,鋰硫電池也存在硫、含硫有機(jī)化合物的低電子和離子傳導(dǎo)性以及多硫化物穿梭效應(yīng)的缺點(diǎn),導(dǎo)致硫作為正極的利用不足,阻礙了其商業(yè)化。梭式效應(yīng)實(shí)際上是源于多硫化物在有機(jī)液體電解質(zhì)中的溶解和擴(kuò)散。梭式效應(yīng)的作用過程是在正極處形成的多硫化物可以轉(zhuǎn)移到鋰負(fù)極,之后它們被還原成較低的多硫化物,生成的較低的多硫化物又可以被輸送回正極,在被氧化后返回負(fù)極。穿梭效應(yīng)導(dǎo)致低活性物質(zhì)利用率、低CE,因此循環(huán)壽命短。
(B) ASSLABs在0.2 mA/cm2和80 ℃下的循環(huán)性能;
(C) 具有LAGP SSEs的ASSLABs的示意圖;
(D) ASSLABs在400 mA/g下的循環(huán)性能。
5、總結(jié)與展望
隨著高容量化學(xué)品(如鋰金屬負(fù)極、硫和氧正極材料)的發(fā)展,SSEs在“超越鋰”電池具有高能量密度、適用于大規(guī)模儲能的優(yōu)點(diǎn)在應(yīng)用中發(fā)揮著越來越重要的作用。利用SSEs可以從根本上解決易燃有機(jī)液體電解質(zhì)、鋰金屬負(fù)極低CE和鋰枝晶形成、硫正極可溶性多硫化物的穿梭效應(yīng)以及開放引起的鋰空氣電池空氣組件的不穩(wěn)定性等問題。盡管已經(jīng)在SSEs方面取得了許多進(jìn)展,但是大面積推廣仍有一些問題需要解決。例如:離子電導(dǎo)率、界面阻抗、機(jī)械強(qiáng)度和與電極的兼容性、成本效益。同時(shí),我們需要注意的是除了所需的高能量密度之外,應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用有效地利用不同的優(yōu)點(diǎn),例如便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)車的高功率密度以及智能電網(wǎng)存儲的低的維護(hù)成本。此外,改造現(xiàn)有的電池制造工藝或ASSLMBs的新制造技術(shù)對于短期實(shí)際應(yīng)用也是非常重要。相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,提供高能量密度、高功率密度、長循環(huán)壽命和高安全性的ASSLMBs將在未來逐漸走向市場。
















