新加坡研发实用的半固态电解质提升锂硫电池

OFweek锂电网 中字

据外媒报道,新加坡研究所纳米生物实验室(NBL)的研究人员,开发了一种半固态电解质,可以提高锂硫电池电池的稳定性,使其更安全可靠。这一研究成果为研发安全锂硫电池提供了可行的解决方案。

锂硫电池具有高理论能量密度(2600 Wh/kg),且材料成本低廉,对环境友好,因此,自从概念提出,就受到社会各界的重视。

但是,锂硫电池成熟产品迟迟未能实现工业应用,其主要阻碍就在于安全性问题没能解决,原因就在于锂硫电池电池中的液体有机电解质易泄漏且易燃。

研究组负责人Ying教授表示:“由液体和固体组成的混合准固体电解质,称得上是一种实用的折衷方案,既能使电池保持安全性,又能实现良好的性能。”

为此,该研究团队开发出了制备LLZO薄片的新方法,用于构建电解质框架。此外,还将LLZO薄片制成可以吸收液体电解质的多孔膜,设计出一种混合准固态电解质。

Li7La3Zr2O12 (LLZO)材料离子电导率高,而且具有优异的化学和电化学稳定性。这种电解质是非刚性结构可与电极保持良好接触,且在操作和电池组装过程中不易开裂,有利于提高电池的安全性和性能。此外,NBL半固态电解质能在较大电压范围内保持稳定,可与不同的锂电池电极材料兼容。

该研究团队表示,在试验过程中,新型电解质在1.5 mg/cm2的负载密度下,可实现高倍率性能(1和2C分别为~515 mAh/g和~340 mAh/g)。对于锂硫混合准电池来说,这是目前所能达到的最佳性能之一。

试验结果表明,此类3D片层架构对于提升电池性能至关重要。新型电解质制成的锂硫电池表现出高容量、快速充放电能力,而且可以抑制多硫化物穿梭,电池性能稳定。

该团队正寻求开发可实现商业化的新型锂硫和锂固态电池。

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