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西安交大科研团队在固态锂电池领域取得新进展
2020-05-04 17:48  

随着便携电子设备和电动汽车等领域对锂电池能量密度和安全性能要求不断提高,开发新型锂离子电池迫在眉睫。锂金属电池因其更高的能量密度,有望实现在下一代储能器件中的应用。然而,传统的有机液体电解液在高温下极易挥发且存在燃烧的重大安全隐患,而且液体电解液和锂金属之间易于发生副反应,造成锂枝晶的生长,降低了电池的库伦效率,因此很难和锂金属搭配使用。

针对上述问题,西安交通大学化工学院李明涛副教授、唐伟教授团队与诺贝尔化学奖获得者美国得州大学奥斯汀分校约翰·班宁斯特·古迪纳夫(John B Goodenough)教授,联合报道了一种分层结构的复合凝胶电解质,实现了对传统有机液体电解液的升级,解决了与锂金属匹配性的问题。该复合电解质由改性纳米SiO2和升级的凝胶电解质两部分构成,改性的SiO2颗粒和凝胶电解质具有更好的亲和性,升级后的半固态凝胶电解质避免了电解液挥发、泄漏带来的安全问题,极大提高了电解质的安全性能。并且SiO2和凝胶电解质间的协同作用使该复合凝胶电解质对锂金属化学稳定性良好,能够抑制锂枝晶的生长。基于上述复合凝胶电解质策略的锂金属固态电池的循环性能和库伦效率都显著提高。

这项工作展示了一种解决锂金属负极与传统液体电解质之间的界面挑战的新策略,为液体电解液在锂金属固态电池中的应用提供了新方向。

该项研究工作近日以《将传统有机电解质升级应对下一代锂金属电池:一种纳米二氧化硅支撑的分级结构凝胶聚合物电解质》(Upgrading Traditional Organic Electrolytes toward Future Lithium Metal Batteries: A Hierarchical Nano-SiO2-Supported Gel Polymer Electrolyte)为题发表于国际能源领域权威期刊《美国化学会能源快报》(ACS Energy Letters,影响因子16.331)。西安交通大学化学工程与技术学院为本文的第一通讯单位,第一作者为课题组硕士研究生杨浦,李明涛副教授、唐伟教授以及古迪纳夫教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金,陕西省重点研发计划等项目的资助,西安交通大学分析测试中心也提供了大量测试表征支持。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c00412

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