霍乱固态电解质锂离子电池提供增强的性能

新型电池材料为一切固体电池的发展提供了保证。

在追求完美的电池,科学家们有两个主要目标:创建一个设备可以存储大量的能源和安全。许多电池包含液体电解质,潜在的易燃。

因此,固态锂离子电池,完全由固体组件,越来越吸引科学家,因为他们提供了一个诱人的高安全性和能量密度增加,;这是电池可以存储多少能量对于一个给定的体积。

加拿大滑铁卢大学的研究人员联合成员的储能研究中心(JCESR),总部在美国能源部(DOE)阿贡国家实验室,已经发现了一种新的固态电解质,提供了几个重要的优点。

这种电解质,由锂、钪、铟和氯,进行锂离子但电子差。这种组合是至关重要的建立一个全固态电池功能无明显失去能力超过一百次在高电压(上图4伏)和成千上万的周期在中间电压。电解液氯的特性是它的稳定性的关键操作条件高于4伏;意味着它适用于典型的阴极材料,形成今天的锂电池的支柱。欧洲杯足球竞彩

“固态电解质的主要吸引人之处是它不能着火,和它允许有效的放置在电池;我们很高兴展示稳定高压操作。”纳扎尔琳达说,她是位杰出的研究化学教授UWaterloo JCESR的长期成员。

当前迭代的固态电解质着重于硫化物、氧化和降解高于2.5伏特。因此,他们需要将一个绝缘涂层的阴极材料,经营4伏以上,损害的能力的电子和锂离子电解液从阴极。

“随着硫化电解质,你有一种谜题——;你想电子隔离阴极的电解液不氧化,但你仍然需要在阴极材料电子电导率,”Nazar说。

虽然Nazar集团并不是第一个想出一个氯电解质,决定换出一半的铟钪基于以前的工作证明是赢家而言,较低的电子和离子电导率高。“氯电解质变得越来越有吸引力,因为他们只在高电压、氧化和一些化学与我们最好的阴极兼容,”Nazar说。“有几个人近日报道,但我们设计有独特的优势。”

一个化学离子电导率的关键在于材料的纵横三维结构称为尖晶石。研究人员必须平衡两个相互竞争的欲望;加载与尽可能多的离子电荷携带尖晶石,但也离开网站开放离子通过。”你可能认为它就像试图举办舞蹈——;你希望人们来,但是你不希望它是太拥挤了,”Nazar说。

纳扎尔说,理想的情况是有一半的网站在尖晶石结构锂占领而另一半依然开放,但她解释说,造成这种情况很难设计。

除了好的锂离子电导率,Nazar和她的同事们需要确保电子不可能轻松跨越电解液在高压触发其分解。”想象一个跳房子的游戏。”她说。“即使你只是试图从第一广场第二跳广场,如果你可以创建一个电子墙是很困难的,在我们的案例中,跳过,这是固体电解质的另一个优势。”

Nazar表示,目前尚不清楚为什么电子电导率低于许多之前报道的氯电解质,但它可以帮助建立一个干净的界面之间的阴极材料和固态电解质,这主要是负责与大量性能稳定甚至负极的活性物质。

论文研究的基础上,“区域能力高、长循环寿命4 V陶瓷全固态锂离子电池通过氯离子固体电解质,”出现在1月3日在线版的自然能量

论文的其他作者包括Nazar的研究生,周Laidong JCESR成员负责大部分的工作,和Se年轻的金,春袁郭和Abdeljalil Assoud UWaterloo。额外的作者包括童童左教授Juergen Janek李比希大学的德国和羌族张的能源部橡树岭国家实验室。

这项研究是由美国能源部科学办公室,办公室的基本能源科学与一些来自加拿大国家科学与工程研究委员会欧洲杯线上买球的支持。

来源:https://www.anl.gov/

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