华科AEM:超薄全无机卤化物固态电解质用于全固态锂离子电池
1、华科AEM团队在《Advanced Energy Materials》上发布了一项突破性研究,他们成功研发出一种超薄全无机卤化物固态电解质(LZ-ISE),用于提升全固态锂离子电池(All-Solid-State Li-Ion Batteries, ASLB)的性能。
2、华中科技大学李会巧团队采用ZrO2纳米线作为骨架,并以Li3InCl6作为锂离子导体,通过简单的溶液灌注法制备了一种超薄SSE。这种电解质可以自支撑,最小厚度仅为25 m,仅为粉末压制法电解质厚度的1/20。由于含有大量Li3InCl6,该电解质具有高导电性。
3、使用基于四氢呋喃的电解质(LiPF6-THF/2Me-THF)时,SLG负极在-40°C和-50°C温度下分别提供780.4和632 mAh g-1的容量。这种材料使锂离子电池在全天候温度下实现安全、长寿命运行,特别适用于低温充电能力优异的电池。
4、本研究聚焦于无机固态电解质在全固态电池中的关键作用,特别是固态电解质的熵对离子传输的影响。研究通过仅添加一种元素来增加混合熵,在原子层面上理解熵对锂离子导电性的影响。
5、在实验中,使用BMAN-LPSCB电解质的全固态Li/NCM电池表现出极高的耐久性,即使在1C倍率下经过1000次循环后,容量仍能保持在96%。这表明硫化物电解质的微观结构对全固态电池中锂枝晶的机械驱动传播具有决定性影响。
锂合金诱导生成固态电解质界面,实现锂离子在聚合物固态电解质中快速传...
为此,华南理工大学团队提出通过富锂合金与电解液溶剂相互作用,构建类似固态电解质界面(SEI)全固态锂离子电池的结构如图所示的人工界面,以提高复合聚合物电解质的离子电导率。该研究基于人工固态电解质界面的构筑、成分与结构表征、以及复合聚合物电解质的电化学性能分析,成功实现全固态锂离子电池的结构如图所示了锂离子在聚合物固态电解质中的快速传递。
在探索全固体锂离子电池领域中,本研究通过材料数据库挖掘、高通量第一性原理计算及从头算分子动力学模拟,对多种锂合金相进行了系统筛选与分析,以期构建出具有热力学稳定性和高锂离子扩散能力的固体电解质界面层。最终,研究团队筛选出了27种适用于LiF基人工SEI层的锂合金材料。
在电池科技的革新道路上,窦智团队深入挖掘材料数据库的潜力,通过计算模拟,揭示了27种独特的锂合金,它们具有卓越的性能,能够作为LiF基人工固体电解质界面层(SEI)的关键组件。这些锂合金不仅展示了出色的热力学稳定性,而且在锂离子扩散过程中展现出了显著的优势。
通过平衡锂离子浓度和产生的空位,Li4YI7在25℃时实现了04×10-3S cm1的高离子电导率。实验和计算结果表明,Li4YI7具有良好的锂金属兼容性,同时也为高对称卤化物结构与离子传导之间的关系提供了深入的见解。
他们利用合金-聚合物复合电解质,通过开环聚合技术,成功在锂基合金颗粒周围形成了一层非晶态的人工界面层。这个人工SEI层的特性类似于传统锂离子电池中的SEI层,锂在其中以梯度分布,有助于离子的高效传输。
锂离子电池分类
- 按外形分类:- 方形锂电池 - 圆柱形锂电池 - 按外包材料分类:- 铝壳锂电池 - 钢壳锂电池 - 软包电池 锂离子电池根据应用领域,可以分为:- 3C锂电池:这指的是消费电子领域,如手机、平板电脑、笔记本电脑等使用的电池。
按照容量大小给锂离子电池分类,可以清晰地分为以下几类:小容量电池:容量范围:通常在几百毫安时(mAh)到1500mAh之间。应用场景:适用于待机时间短的产品,如智能手表、小型遥控器、蓝牙耳机等。示例:市场上常见的智能手表电池,其容量多为数百mAh。中容量电池:容量范围:一般在1500mAh到5000mAh之间。
锂电池的分类如下:按内部材料锂离子电池通常分类:锂金属电池:锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂离子电池:锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。
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