全固态锂电池有机-无机复合电解质研究进展

目前锂离子电池由于使用液态电解液面临着诸多问题，如工作温度范围窄、热稳定性差、容易泄露和生成锂枝晶等。发展全固态锂电池是提升电池能量密度和安全性的可行途径之一，而作为锂电池材料研究热点的有机-无机复合固态电解质，由于其兼具有机物和无机物的优点，有望运用于下一代全固态锂电池之中。本文首先概述了固态电解质的种类及传导机制，而后详细阐述了有机-无机复合固态电解质中聚合物基质和锂盐的选择以及不同维度无机填料对电解质性能尤其是力学性能的影响，最后提出了有机-无机复合固态电解质的研究总结与展望。     

锂离子电池用无机固态电解质研究进展

全固态锂离子电池的核心技术是固态电解质，它决定着电池的各种性能。在所有已开发的固态电解质中，无机固态电解质被认为是最可行的电解质之一。基于无机固态电解质的锂离子传导机理，从LISICON型、Garnet型、Perovskite型和NASICON型四个类型，介绍了无机固态电解质当前存在的一些不足，以及近年来所取得的改善研究成果。面向锂离子电池产业快速发展，指出可以掺杂改性和加工方法改善联合实施，以及结合机器学习等人工智能手段，来优化改善方案，以促进全固态锂离子电池的产业化。     

应用于全固态锂电池的复合固态电解质研究进展

基于固态电解质和锂金属负极的全固态锂离子电池能量密度高、 安全性好,能够有效地抑制锂枝晶生长并改善电池的本征安全性.固态电解质作为全固态电池的关键材料,成为近年来的研究热点.目前,通过在聚合物基体中添加无机填料得到的复合固态电解质具有优异的力学性能和电化学性能,实现了对单一固态电解质体系的"取长补短",被视为最具前景的...     

全固态锂离子电池用PEO基聚合物电解质的研究进展

锂离子电池作为重要的能量储存元件在消费类电子产品、电动汽车和可再生能源存储等领域具有广泛的应用。传统液态电解质锂离子电池受到能量密度低、安全性差等诸多缺陷的限制,采用固态电解质替代液态电解质制备新型固态锂离子电池目前备受关注。PEO基固态聚合物电解质由于其设计简单、易于制造、使用安全等优点已被认为是替代传统液体电解质的首选。介绍了当前PEO基聚合物电解质的主要研究种类、特点和性能;阐述了锂离子在PEO基聚合物电解质中的导电机制;分析了与PEO络合的锂盐种类对聚合物电解质的电导率的影响规律;在此基础上提出了几种改善PEO基聚合物电解质性能的措施和方法。     

锂金属电池中复合固态电解质与负极界面的研究进展

与传统锂离子电池相比,全固态锂金属电池因其安全性好、能量密度高的特点备受关注.但是电极与固态电解质的固固接触带来较大的界面阻抗,而锂金属较为活泼易与固态电解质发生反应,造成了界面不稳定.界面问题已经成为制约全固态电池发展的关键因素之一.有机-无机复合固态电解质兼顾无机固态电解质和有机固态电解质的优势,具有较高离子电导率和一定的力学强度,展现出优异的实用化前景.本文综述了近年来复合固态电解质与金属锂负极界面改性的研究进展,总结了当前界面改性的主要研究思路:包括在界面构筑"软接触"、调节固态电解质的力学性能以及调控界面处锂离子的沉积动力学过程等.同时,也对今后界面改性的研究趋势进行了展望.     

黏弹性对复合固态电解质离子传输行为的影响机制

有机/无机复合固态电解质的锂离子传输机理得到了广泛的研究，但无机粒子引入其中对其黏弹行为的影响却少有研究。文中以聚乙烯醇氰乙基醚(PVA-β-CN)为聚合物基体、双三氟甲基磺酰基亚胺锂(LiTFSI)为锂盐、0%～28%锂镧锆钽氧(LLZTO)为无机纳米粒子制备了锂离子电池复合固态电解质PVA-β-CN@LLZTO。首先研究了不同LLZTO含量的PVA-β-CN@LLZTO复合固态电解质结构的变化，在红外光谱中，锂离子与氰基耦合峰2276 cm^-1及LiTFSI特征峰位置的偏移证明PVA-β-CN具有优异的锂离子传输能力，与之对应其微观断面结构呈均匀分散随后逐渐出现的聚集现象对应于其离子电导率先升高后降低的变化。研究发现，PVA-β-CN@LLZTO复合固态电解质离子电导率在φ_LLZTO=20%达到最大值，对应于离子电导逾渗阈值(φ₁)。在不同LLZTO含量时复合固态电解质的黏弹性测试中，在φ_LLZTO≥20%时，储能模量对频率的依赖性减弱，对应于体系的模量逾渗阈值(φ_G)。φ...     

锂离子电池电解质的最新研究进展

综述了近几年来电解质（即液态电解质和固态电解质）的研究进展，主要是介绍如何提高液态电解质的性能和固态电解质的性能。对液态电解质主要是电化学稳定性的提高，而对固态电解质则包括对离子电导率、电化学稳定、机械性能等的提高。虽然在锂离子电池中，对电池性能起决定作用的是电极材料，但只有对正、负极匹配合适的和性能好的电解质才能达到对锂离子电池性能的优化和提高。因而电解质性能的好坏对锂离子电池的性能有重要的影响。     

NASICON型无机固态锂离子电解质的研究进展

无机固体电解质由于其安全性能高,机械强度大等特点在锂离子电池行业潜力巨大,其中NASICON型无机锂离子电解质因电导率较高、稳定性好、种类繁多的优势备受研究者关注。主要从NASICON型锂离子电解质材料的晶体结构、制备工艺和掺杂改性方面综述了其目前的研究进展,对其未来的发展做出展望。     

无溶剂法制备固态电解质膜的研究进展

传统锂离子电池面临着液态电解液泄漏和易燃等安全问题的挑战。采用固态电解质替换液态电解液可以实现锂离子电池的高安全性和高能量密度。然而,传统的固态电解质膜的制备方法,具有复杂的制备过程以及较高的能耗,为其实际应用增添了挑战。无溶剂法制备固态电解质膜省去了传统制备工艺中的溶剂干燥、溶剂回收等步骤,具有节约能源和环境友好的优点。然而,这项制备固态电解质膜的技术在储能领域的应用尚不成熟,有待于进一步的研究和发展。本综述总结了无溶剂法制备聚合物、无机和复合固态电解质膜的研究进展并阐述了无溶剂制备固态电解质膜这项技术在商业化的过程中面临的挑战,最后对这项技术未来在全固态电池中的实际应用做出展望。     

石墨烯基聚合物复合电解质的设计、性能及其应用研究进展

固态电化学器件具有柔性好、安全性能高及能量密度高等优点,属于极有前景的新一代化学能源器件。固态电解质是实现电化学器件固态化的关键,其中石墨烯基聚合物复合电解质由传统聚合物电解质发展而来,是一类含有石墨烯纳米填料和聚合物基体的新型固态电解质,具有较高的离子电导率、良好的加工性能及优异的界面特性,现已成为固态电化学器件研发中备受关注的电解质材料。本文着重讨论了近年来石墨烯基聚合物复合电解质的结构设计、性能机制及在各种电化学储能器件中应用的研究进展。      

用于锂离子电池的全固态聚合物电解质

用全氟醚作为增塑剂对PEO改性,并与双三氟甲烷磺酰亚胺锂复合,制备了全固态聚合物电解质。采用SEM、交流阻抗、稳态电流法及恒电流恒电压充放电等对固态聚合物电解质的性能进行了测试表征,结果表明:m(PFPE)∶m(PEO)=0.6的固态聚合物电解质膜的电导率30℃时为2.6×10-3 S·cm-1,同条件下电解质溶液电导为8.2×10-3 S·cm-1,二者处于同一个数量级;随PFPE的量增加,锂离子的迁移数增大;与液态电解质电池相比,固态聚合物电解质制成的电池具有更好的循环容量保持特性,固态聚合物电解质电池500次循环的容量保持率在88.1%,液态电解质电池循环容量保持率在64.5%左右;固态聚合电解质有很优异的耐高温安全性,在130℃和150℃下经1~2h热箱试验,用固态聚合物电解质制作的锂离子电池没出现明显体积变化,而相同条件下的液态电解质锂离子电池已发生爆裂或起火。     

锂离子电池用凝胶聚合物电解质研究进展

凝胶聚合物电解质既具有固态聚合物电解质良好的力学加工性能和安全性能,又具有传统液态电解质较高的室温离子电导率。但凝胶聚合物电解质由于室温离子电导率低、力学强度较差的缺点限制了其在锂离子电池上的应用。结合目前研究的最新进展,本文针对几种常用凝胶聚合物电解质体系聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚乙烯醇缩醛进行了综述,对其制备方法以及通过聚合物调控、加入无机填料和复合离子液体进行改性处理做了较全面的介绍,并探讨了凝胶聚合物电解质的应用前景。     

原位聚合三维陶瓷骨架增强全固态锂电池电解质

有机/无机复合电解质被认为是全固态锂电池中最具潜力的固态电解质之一, 但由于无机填料易团聚, 通过提高无机填料含量来改善复合电解质的电导率难有成效。此外, 在全固态锂电池中, 电解质和电极之间松散的固-固接触造成过大的界面阻抗, 限制了全固态锂电池的性能。本研究采用固相法合成具有Li⁺连续传输通道的自支撑三维多孔Li_6.4Al_0.1La₃Zr_1.7Ta_0.3O₁₂骨架, 并利用原位聚合的方法构筑一体化电解质/电极固-固界面。此策略指导合成的复合电解质的室温电导率可达1.9×10^-4 S·cm^-1。同时, 一体化的界面使得Li-Li对称电池的界面阻抗从1540 Ω·cm ²降低至449 Ω·cm ², 因此4.3 V(vs. Li⁺/Li)的LiCoO₂|Li全固态锂电池展现出良好的电化学性能。     

Ag掺杂的锂离子导体材料的研究

锂离子电池中的液态电解质存在漏液、腐蚀电极、氧化、燃烧甚至爆炸等安全隐患，固态电解质因具有安全性高、能量密度大、循环寿命长以及稳定性良好等优点走进了大众的视野。目前，在所知的无机氧化物固态电解质中，钙钛矿型Li_0.33La_0.56TaO₃(LLTO)电解质材料的综合性能较好，具有较高的晶粒电导率，并且和正负极材料之间具有良好的相容性，未来具有很大的发展前景。为了进一步提高该材料的总电导率，采用固相法将Ag掺杂到LLTO中，通过密度、交流阻抗和离子活化能等测试研究了不同掺杂量对LLTO相对密度、总电导率以及活化能的影响。     

超级电容器电解质研究进展

电解质作为超级电容器的重要组成部分,对器件性能起着关键性作用。本文对近些年来超级电容器各种电解质,包括水系、有机液体、离子液体、固态/准固态聚合物电解质和氧化还原体系电解质的特点和最新研究成果进行了描述;重点介绍了固态/准固态聚合物电解质的分类及其性能研究概况。提出了发展电位窗口宽、离子电导率高、电化学性能稳定的离子液体和机械强度等综合性能优良的凝胶聚合物电解质是将来超级电容器电解质发展领域的趋势,最后对超级电容器电解质的发展前景进行了展望。     

固态电池中的正极/电解质界面性质研究进展EI北大核心CSCD

锂离子电池是便携式电子产品、电动汽车和智能电网的理想电源。目前使用有机液体电解质的锂离子电池仍然存在安全问题和寿命不足的问题,而使用不燃的固态电解质的固态电池有望解决这些问题。从原理上讲,不燃的固体电解质可以从根本上防止电池的燃烧和爆炸,并且只允许锂离子在固体电解质中传输,可以减少副反应的发生。近年来,随着几种高离子电导率的固态电解质的出现,锂离子在固态电解质中的传输不再是瓶颈。然而,固态电池中各种固态成分具有不同的化学/物理/力学性能,因此在固态电池中存在多种类型的界面,包括松散的物理接触、晶界、化学和电化学反应界面等,这些都可能增加界面离子传输阻力。而正极材料与电解质之间的界面反应尤其复杂,深入理解这些复杂的正极侧界面及其反应特点是实现实用高比能固态电池的必要条件。因此,本文主要回顾了近年来在探索和理解正极/电解质界面上的工作,总结了固态电池中典型的正极侧界面类型及其各自独特的反应特征。     

柔性纤维状锂离子电池材料研究进展

针对当前可穿戴电子产品不断发展对柔性供能器件提出的小型化、灵活化以及可弯曲、折叠的要求，介绍了柔性纤维状锂离子电池的结构，总结了近年来柔性纤维状锂离子电池材料及固态电解质材料的研究进展，指出发展安全可靠、适应性强且性能稳定的柔性纤维状锂离子电池材料是未来可穿戴供能器件的发展重点。     

基于聚氧化乙烯的复合型离子导电电解质的研究进展与展望

复合型离子导电聚合物电解质材料是一种以有机聚合物为主要基体且具备离子导电能力的多相功能复合材料,它是由聚合物材料与各种导电物质以均匀分散混合、层叠复合等方式制备而成.复合型离子导电聚合物电解质在电致变色玻璃、锂离子电池、膜燃料电池、超级电容器、传感器等许多领域都具有广阔的应用前景,近年来引起了人们的高度关注.综述分析了基于聚氧化乙烯的复合型离子导电电解质的基质材料、纳米无机改性填料、纳米分子筛改性填料、盐种类与浓度对PEO基聚合物电解质影响、聚合物电解质常用表征方法等方面的最新研究进展,并对该领域今后的研究工作做了展望.     

染料敏化太阳能电池中电解质的研究进展

电解质是染料敏化太阳能电池的一个重要组成部分,是影响电池光电性能和稳定性的重要因素.电解质根据物理状态不同将其分为液体电解质、准固态电解质和固态电解质.介绍了这三种不同电解质的性能、各自的优点及存在问题,并对染料敏化太阳能电池中电解质在国内外研究发展现状进行了综述.     

锂离子电池电解液产业分析

一、锂离子电池电解质技术概况锂离子电池制造所需的正极材料、负极材料、隔膜和电解质材料被称为锂离子电池4大关键材料,其中,锂离子电池电解质按其存在形态大致可以分为液态电解质、凝胶态电解质和固态电解质3种。从1991年全球第一只商业化锂离子电池诞生至今,锂离子电池电解质材料呈现出从液态到固态逐步发展的过程。现阶段,在电解质市场居统治地位的是液态电解质,一