全固态电池用硫系玻璃电解质材料研究进展EI北大核心CSCD

综述了锂/钠离子硫系玻璃或玻璃陶瓷电解质材料的最新研究进展,总结了基于硫系玻璃电解质材料的全固态电池应用中存在的与电极材料界面稳定性、固–固界面接触性以及锂穿刺等关键技术问题,并展望了新型硫系玻璃/玻璃陶瓷电解质材料关键技术研发策略和全固态电池应用探索的发展方向。     

全固态锂离子电池技术进展及现状

锂离子电池电解质多为有机液体,易燃易爆、安全性差。用固态电解质制备的全固态锂离子电池,具有电化学窗口宽、能量密度大和安全性高等优点,是电动汽车和规模化储能应用的理想化学电源。本工作主要介绍了全固态电解质的电解质材料及电极/电解质界面调控与机理问题,为改善固/固界面相容性及降低界面阻抗方面提供解决方案。阐述了目前主流的正负极材料、全固态锂离子电池的设计及目前的专利申请状况,简要讨论了全固态锂离子电池面临的主要问题,并从产业应用角度展望了其应用现状和未来发展趋势,为从业者全面了解全固态电池的发展提供有利依据。     

锂硫电池电解质的研究

文章综述了锂硫电池有机液态、凝胶聚合物和全固态电解质的研究进展;阐述了锂硫电池电解质现阶段研究工作中存在的问题,并展望了锂硫电池电解质未来的研究方向。     

石榴石型全固态锂离子电池复合正极研究进展

全固态锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命和高安全性等优点,是当前的研究热点。固态电解质是全固态电池的核心组件,石榴石型固态电解质被认为是体型全固态锂离子电池理想的电解质材料。基于石榴石固态电解质构筑复合正极,解决固态电解质与正极材料、电解质层与复合正极层的固–固界面问题,是提高电池性能的关键。详述了石榴石电解质基复合正极构筑以及与电解质间界面修饰的研究进展,并展望了石榴石型全固态锂离子电池的复合正极构筑及界面修饰的发展方向。     

全固态锂电池热安全性研究进展

随着液态锂电池的广泛应用,热失控现象时有发生,其热安全性成为亟待解决的问题。全固态锂电池以其优异的安全性显示出巨大的应用潜力。该文简要介绍了全固态锂电池的基本概念及组成结构,重点阐述了氧化物、硫化物以及聚合物固体电解质的最新研究进展,并对这3类全固态锂电池的热安全性差异进行了总结,包括固体电解质材料级别、固体电解质与活性材料或锂金属负极混合时界面级别以及全电池级别的热安全性。此外,锂枝晶现象对全固态锂电池安全性的影响仍不可忽视。目前,针对材料和界面级别的热安全性研究众多,但全电池级别的研究较少,且多集中在小容量电池,针对全电池级别的热安全性仍需进一步探究。最后,指出了未来高安全性全固态锂电池的商业化应用应着力于解决全固态锂电池中的关键界面问题以及锂枝晶问题。     

固体电解质的制备及其在锂氧电池性能研究

本文提出了将高离子电导率的全固态电解质Li1.4Al0.4Ti1.6(PO3)4(LATP)用于锂氧电池。用Pechini法成功的合成了全固态电解质，采用X射线荧光衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能分析其性能。结果显示，LATP不仅具有较高的离子导电性，而且LATP作为固体电解质，具有更高的放电平台。同时，LATP固体电解质能降低电解质的分解，从而能够减少放电产物的生成。因此，LATP玻璃陶瓷固体用于锂氧电池提高了锂氧电池的热稳定性并且降低了锂氧电池热膨胀。LATP固体电解质利用在可再充电锂氧电池中具有良好的前景。     

基于聚合物固态电解质的锂负极保护策略及研究进展

聚合物固态电解质因具有较好的柔软性和可加工性,成为一种非常具有应用前景的固态电解质。但在循环过程中,具有高反应活性的锂金属会与电解质材料和锂盐发生持续反应,生成不稳定的固态电解质界面（SEI）。这不仅导致了活性材料的损失,还可能因锂枝晶的生长而产生安全隐患。为了促进固态电解质的进一步发展,亟需解决电解质与电极之间较差的界面稳定性和兼容性等问题。基于此,本文综述了常见的几种聚合物固态电池界面的优化方法,以及最新的研究进展,对聚合物固态电解质在全固态电池中的应用进行了展望,提出了今后研究中应重点关注的技术和方向。     

锂磷酸盐微晶玻璃固体电解质材料研究进展

锂磷酸盐微晶玻璃固体电解质具有合成简单,电化学稳定性高等优点,已经对其进行了大量的研究工作。结合近几年的研究,分别综述了三元、四元和五元3种不同系统的锂磷酸盐微晶玻璃固体电解质所具有的最大电导率。并描述了Nasicon结构的快离子导体和交流阻抗谱在计算电导率上的应用。锂磷酸盐微晶玻璃固体电解质在全固态锂离子电池中将会有更广泛的应用。     

固态金属锂电池研究进展：外部压力和内部应力的影响

固态锂金属电池具有理论能量密度高、安全性高等优势,是极有前景的下一代储能系统。然而,固体电极与固体电解质之间有限的固–固接触严重阻碍了界面离子的传输。因此,增加外部压力是增加固–固接触及延长电池循环寿命的重要途径。同时,在充放电过程中,电极体积变化产生的内应力也将影响电池界面特性。通过介绍两种基本物理接触模型,结合硫化物、氧化物、聚合物电解质以及金属锂的物理性质,综述了外压和内部应力对电解质、电极及电池的影响。最后,对外压力与内应力在全固态金属锂电池中的作用进行了总结和展望。     

应用于锂离子电池的无机晶态固体电解质导电性能研究进展

固体电解质是电解质材料的一个重要种类,利用固体电解质组装全固态电池是解决锂离子电池安全性差,能量密度低等问题的有效方法。围绕着几类重要的无机晶态固体电解质,包括：钙钛矿型、钠快离子导体型(NASICON)、锂快离子导体型(LISICON)、硫代–锂快离子导体型(thio-LISICON)、石榴石型,对晶体结构、合成工艺及其与电极材料匹配性能的研究进展进行综述,并着重讨论了无机晶态固体电解质应用于锂离子电池的导电机理以及提高离子电导率的原则与方法。     

锂电池固态电解质新材料问世

近日,丰田中央研发实验室开发了一种有望用于高功率和高能量的全固态锂离子电池的固体电解质新材料。该材料用于正极为钴酸锂、负极为锂单质的锂离子电池时,具有优异的充放电性能和循环性能。全固态锂离子电池以传统固体氧化物作电解质时,比有机电解液和固体硫化物中的离子电导率低很多。该电解质不仅有高的化学稳定性和宽的电化学窗口,而且在室温下的离子电导率比有机电解液的电导率还高出两个数量级。该固体电解质与正极不会发生副反应和材料剥离,且界面阻抗能低到和普通的液态锂离子电池接近,但界面阻抗的活化能小很多。     

锂金属电池用复合固体电解质及其界面研究进展

相比于液态锂电池,固态锂金属电池由于电解质不易燃、不挥发而具有更高的安全性。此外,固态电解质能够有效抑制锂枝晶的生长,使基于高能量密度的锂金属作为负极材料成为可能。但是,固态锂金属电池存在着界面阻抗大、固体电解质/电极兼容性差、电解质离子电导率低及电化学窗口较窄等问题。因此,开发高性能的柔性固体电解质对推动固态锂金属电池的发展起着重要作用。本工作总结了固态锂金属电池中聚合物与不同类型填料复合最新研究进展及复合固体电解质匹配电极材料时存在的界面阻抗大问题与解决策略。     

硼氢化锂及其衍生物固态电解质研究进展

含BH~-_4的硼氢化物及其衍生物,具有较高的离子电导率、较宽的电位窗口、及与金属负极材料较好的兼容性等特性,是一类潜在的固态电解质材料。本文主要综述了硼氢化锂及其衍生物作为固态电解质在全固态电池方面应用的研究进展。首先,介绍了硼氢化锂及其衍生物的结构与性质;其次,阐述了该类材料在固态电解质方面的应用及改性;最后,展望了硼氢化锂及其衍生物在固态电解质方面的应用前景。     

改善锂硫电池循环性能的研究进展

综述了制约锂硫电池循环性能的因素和正极、负极、电解质对锂硫电池循环性能改善的影响。介绍了制约锂硫电池循环性能的主要因素：不可逆硫化锂的形成、硫正极多孔结构的失效和电解液组分与锂负极的副反应。分别介绍了改善锂硫电池循环性能的途径：合适的黏合剂、碳材料、正极制备工艺,锂负极保护技术,合理组分的电解质,电池结构与设计。并在此基础上对今后的发展趋势进行了展望。     

锂硫电池中的表面修饰

锂硫电池理论能量密度高(2 600 W·h/kg)、硫原料丰富、成本低,是最有发展前景的锂二次电池技术之一。然而硫以及放电产物硫化锂电导率低,电化学反应过程中生成的可溶性多硫化物的"穿梭效应"以及电池充放电过程中电极的体积效应等,影响了锂硫电池性能的发挥,阻碍了锂硫电池实用化进程。近年来,通过电极材料的设计、电极表界面的修饰以及电解液体系优化,锂硫电池的性能得到显著提升。综述了近年来锂硫电池中硫正极、隔膜和金属Li表界面修饰方面的研究进展。     

原位聚合的固态聚合物电解质应用于锂硫电池

锂硫电池因自身所含硫元素储量丰富、价格低廉、理论比容量高等优势,逐渐被科研工作者所关注。然而,锂硫电池所采用的液态有机电解液普遍存在挥发,漏液,燃烧等潜在安全隐患,因此,我们通过原位聚合制备出一种固态聚合物电解质来提升锂硫电池安全性能,同时还可以兼顾锂硫电池的循环稳定性。实验结果表明:以聚乙二醇甲醚丙烯酸酯(PDEM)为基体的固态聚合物电解质应用于硫化聚丙烯腈(PAN-S)/锂金属电池具有良好的长循环性能,说明该固态聚合物电解质与正负极具有良好的界面相容性。     

锂硫电池正极复合材料研究现状

锂硫电池由于其高理论能量密度(2600W·h/kg)而受到了广泛的关注,是极具应用前景的电池体系.硫基正极材料作为锂硫电池的重要组成部分,是提高电池性能的关键.然而锂硫电池还存在一些问题,如硫的利用率低及正极结构的稳定性差等.本文综述了近几年锂硫电池硫正极复合材料的研究现状,分别从硫/碳复合、硫/导电聚合物复合、硫/氧化物复合3个方面进行介绍,指出了未来锂硫电池正极材料要注意结合硫/导电聚合物及硫/氧化物的优势并注重材料结构的设计,向核壳或类核壳结构方向发展的趋势,同时还要提高载硫量,提高循环稳定性,以获得高性能的锂硫电池.     

固态锂电池正负极界面关键问题研究进展

采用具有优异热、电稳定性的固态电解质取代商用液态电解液，组装全固态锂离子电池被认为是解决电池安全问题的最优方案之一。然而，固态锂电池正负电极与电解质间的固-固界面依然存在接触性差、兼容性差以及离子传输不稳定等关键问题。为加快固态锂电池的研究与开发，分别对固态电池正极-电解质以及负极-电解质界面间的优化策略进行了综述，特别强调了固态电池内部稳定界面的重要性以及对电池性能的影响。     

石榴石型固态电解质Li7La3Zr2O12的改性研究现状

固态电解质是高安全性、高能量密度的全固态锂电池的核心部件,其典型代表Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)具有高离子电导率、高机械强度、高电化学稳定性、低界面阻抗以及对锂金属负极良好的稳定性等优势,是科研人员重点关注的对象之一,但与液态电解质相比,目前LLZO仍存在低离子电导率和与电极固-固界面接触等问题。本文主要简介了LLZO的晶体结构、改性方式等对其离子电导率及界面阻抗的影响,同时对LLZO现存的问题进行了总结,对LLZO的未来发展方向进行了展望,为探索全固态锂电池的实际生产应用提供理论指导。     

NASICON型钠离子导体固态电解质研究进展

地球上有限的锂资源以及传统液态电解质的安全性问题使得开发全固态钠离子电池势在必行。钠离子固态电解质作为全固态钠电池的核心部件，对提高电池的安全性和电化学性能具有极其重要的作用。NASICON型固态电解质Na_1+xZr₂Si_xP_3–xO₁₂(0≤x≤3)因其独特的3D开放微观结构、化学/热稳定性好等优点而受到广泛关注，近几年在材料开发和性能优化方面取得长足进步。为了更好地了解该类材料的研发进展和最新动态，本文综述了近年来Na_1+xZr₂Si_xP_3–xO₁₂在晶体结构、离子传输机制、粉末制备方法以及电解质片烧结方法等关键特性方面的研究进展，深入分析了Na_1+xZr₂Si_xP_3–xO₁₂目前面临的挑战：离子电导率较低和电极–电解质界面接触差2大问题，重点介绍了其针对性...