加拿大滑鐵盧大學(xué)開發(fā)出一種新型固態(tài)電解質(zhì)

鑒于高安全性和更高的能量密度，全固態(tài)鋰離子電池越來越引起科學(xué)家們的興趣。加拿大滑鐵盧大學(xué)(University of Waterloo)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種各方面性能都優(yōu)越的新型固體電解質(zhì)。這種電解質(zhì)由鋰、鈧、銦和氯組成，對鋰離子的傳導(dǎo)性很好，但對電子的傳導(dǎo)性很差。這種組合對于制造高性能全固態(tài)電池(經(jīng)過4 V以上100次循環(huán)或中壓數(shù)千次循環(huán)保持容量基本不變)至關(guān)重要。電解質(zhì)中的氯化物對于維持4 V以上的穩(wěn)定操作是關(guān)鍵，也表明與目前的鋰離子電池主流的正極材料很匹配。

離子傳導(dǎo)性的關(guān)鍵在于電極材料網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中一種被稱作尖晶石的化合物。研究人員必須對兩種相互矛盾的需求加以平衡——尖晶石擁有盡可能多的離子負(fù)載能力，同時(shí)也要留有讓離子通過的空間。根據(jù)教授Linda Nazar的解釋，理想的情況為：尖晶石結(jié)構(gòu)中一半的位置被鋰占據(jù)，而另一半空置。但這實(shí)現(xiàn)起來很困難。除了具有良好的鋰離子傳導(dǎo)性外，還需要確保電子不會(huì)輕易地通過電解質(zhì)，從而觸發(fā)高壓分解，這也是這種固體電解質(zhì)的另一個(gè)優(yōu)勢。目前尚不清楚為什么這種電解質(zhì)的電子傳導(dǎo)性低于許多之前的報(bào)道，但這一現(xiàn)象有利于在正極材料與固態(tài)電解質(zhì)之間形成清晰的界面，這也是不論正極活性物質(zhì)負(fù)載量多少，電池性能也能保持穩(wěn)定的主要原因。

[靳愛民摘譯自ScienceDaily，2022-02-14]