中國粉體網(wǎng)訊 傳統(tǒng)鋰電池因采用液態(tài)電解液，不可避免的存在安全隱患，因此，開發(fā)固態(tài)鋰離子電池可從根本上解決這一問題。全固態(tài)鋰離子電池的結(jié)構(gòu)包括正極、固態(tài)電解質(zhì)和負(fù)極。其中固體電解質(zhì)在傳導(dǎo)鋰離子的同時，也起到了隔膜作用，可以阻止電子傳輸。
固態(tài)鋰電池與傳統(tǒng)鋰電池相比，主要有以下優(yōu)點：一是安全性高。傳統(tǒng)鋰離子電池以液態(tài)有機(jī)物充當(dāng)電解質(zhì)，可能發(fā)生自燃甚至爆炸事故，而固態(tài)電池自燃或者爆炸的風(fēng)險顯著減小；二是能量密度高。固態(tài)電池的正負(fù)極材料得到優(yōu)化、制造步驟得到簡化、非活性成分減少，可以提高能量密度；三是循環(huán)壽命長。固態(tài)電解質(zhì)較難泄露、揮發(fā)，長期循環(huán)時電解質(zhì)不會產(chǎn)生干涸問題，因此電池壽命較長；四是工作溫度范圍寬。高溫時，液態(tài)電解質(zhì)會發(fā)生分解，而采用固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池則可以保持良好的工作狀態(tài)。
固態(tài)電解質(zhì)作為固態(tài)電池區(qū)別于傳統(tǒng)液態(tài)電池的核心部件，是固態(tài)電池發(fā)展的技術(shù)重點。全固態(tài)鋰電池的電解質(zhì)材料很大程度上決定了固態(tài)鋰電池的各項性能參數(shù)，如功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性、安全性能、高低溫性能以及使用壽命等。
目前，固態(tài)電解質(zhì)的商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)仍然面臨很多問題。通常來說，固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率相對于有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)較低。大多數(shù)固態(tài)聚合物電解質(zhì)的室溫離子電導(dǎo)率一般在10-6~10-5S·cm-1之間；而無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)，如氧化物類電解質(zhì)（LiPON、石榴石、LISICON、LATP等）的離子電導(dǎo)率也大多集中在10-4~10-3S·cm-1左右。相比于固態(tài)電解質(zhì)，有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)的室溫離子電導(dǎo)率要高一到兩個數(shù)量級，如EC-PC／LiPF6體系，其室溫離子電導(dǎo)率可以達(dá)到10-3~10-2S·cm-1。
近年來，全固態(tài)鋰電池的研究主要集中在高離子電導(dǎo)率固態(tài)電解質(zhì)的開發(fā)以及全固態(tài)鋰電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。2021年5月13日下午3:00，中國粉體網(wǎng)旗下平臺粉體公開課邀請到合肥工業(yè)大學(xué)馮緒勇研究員作《固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率的優(yōu)化策略》報告，屆時馮研究員結(jié)合固體核磁等技術(shù)分析固態(tài)電解質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)及離子的遷移路徑，指導(dǎo)高電導(dǎo)率固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計與制備。通過調(diào)控電解質(zhì)的晶胞參數(shù)大小，引入并優(yōu)化有效缺陷的濃度，穩(wěn)定快離子導(dǎo)體結(jié)構(gòu)等方法獲得導(dǎo)電率更高的電解質(zhì)。
報告人簡介：
馮緒勇，合肥工業(yè)大學(xué)研究員，碩士生導(dǎo)師。2013年3月畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，獲材料學(xué)博士學(xué)位。畢業(yè)后先后于中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所，佛羅里達(dá)州立大學(xué)，德克薩斯州立大學(xué)奧斯丁分校從事科研工作。研究方向包括Li/Na/K離子電池材料及固體核磁技術(shù)。目前的研究興趣為新型固態(tài)電解質(zhì)及高性能全固態(tài)電池。迄今為止與合作者一起在Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Chemistry of Materials, Energy Storage Materials, Small Methods等期刊上發(fā)表論文50多篇，申請中國和美國專利多項并授權(quán)中國專利4項。
參考來源：
鋰電池用固態(tài)電解質(zhì)研究進(jìn)展，王藹廉等
全固態(tài)鋰電池的固態(tài)電解質(zhì)進(jìn)展與專利分析，李茜等
全固態(tài)鋰電池關(guān)鍵材料—固態(tài)電解質(zhì)研究進(jìn)展，陳龍等
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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