新加坡研發(fā)實用的半固態(tài)電解質(zhì)提升鋰硫電池

中國粉體網(wǎng)訊  新加坡研究所納米生物實驗室（NBL）的研究人員，開發(fā)了一種半固態(tài)電解質(zhì)，可以提高鋰硫電池電池的穩(wěn)定性，使其更安全可靠。這一研究成果為研發(fā)安全鋰硫電池提供了可行的解決方案。

鋰硫電池具有高理論能量密度（2600 Wh/kg），且材料成本低廉，對環(huán)境友好，因此，自從概念提出，就受到社會各界的重視。

但是，鋰硫電池成熟產(chǎn)品遲遲未能實現(xiàn)工業(yè)應用，其主要阻礙就在于安全性問題沒能解決，原因就在于鋰硫電池電池中的液體有機電解質(zhì)易泄漏且易燃。

研究組負責人Ying教授表示：“由液體和固體組成的混合準固體電解質(zhì)，稱得上是一種實用的折衷方案，既能使電池保持安全性，又能實現(xiàn)良好的性能。”

為此，該研究團隊開發(fā)出了制備LLZO薄片的新方法，用于構(gòu)建電解質(zhì)框架。此外，還將LLZO薄片制成可以吸收液體電解質(zhì)的多孔膜，設計出一種混合準固態(tài)電解質(zhì)。

Li7La₃Zr₂O₁₂ （LLZO）材料離子電導率高，而且具有優(yōu)異的化學和電化學穩(wěn)定性。這種電解質(zhì)是非剛性結(jié)構(gòu)可與電極保持良好接觸，且在操作和電池組裝過程中不易開裂，有利于提高電池的安全性和性能。此外，NBL半固態(tài)電解質(zhì)能在較大電壓范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，可與不同的鋰電池電極材料兼容。

該研究團隊表示，在試驗過程中，新型電解質(zhì)在1.5 mg/cm²的負載密度下，可實現(xiàn)高倍率性能（1和2C分別為~515 mAh/g和~340 mAh/g）。對于鋰硫混合準電池來說，這是目前所能達到的最佳性能之一。

試驗結(jié)果表明，此類3D片層架構(gòu)對于提升電池性能至關重要。新型電解質(zhì)制成的鋰硫電池表現(xiàn)出高容量、快速充放電能力，而且可以抑制多硫化物穿梭，電池性能穩(wěn)定。

該團隊正尋求開發(fā)可實現(xiàn)商業(yè)化的新型鋰硫和鋰固態(tài)電池。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）

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