来源:X一MOL资讯
英文原题:A Fireproof, Lightweight, Polymer−Polymer Solid-State Electrolyte for Safe Lithium Batteries
通讯作者:崔屹,斯坦福大学
作者:Yi Cui, Jiayu Wan, Yusheng Ye, Kai Liu, Lien-Yang Chou, and Yi Cui*
锂离子电池因为具有高比能量密度、稳定的循环性能等品质,在日常生活中被广泛使用。传统有机液态电解质由于自身存在安全隐患,使得锂离子电池存在易燃易爆的风险。固态电解质被认为可以提高锂离子电池的安全性,有望取代常用、易燃的液体电解质。然而,现在常见的固态电解质由于厚重导致能量密度可能低于传统锂离子电池。此外,含有聚合物的固态电解质通常是易燃的。因此,本质上电池的安全性问题并没有得到解决。实现超轻、柔性且防火的固态电解质成为实用电解质的重要研究目标。固态电解质可以分为三类:无机固体电解质、固体聚合物电解质以及两者的复合。无机电解质存在脆、厚、不具有柔性以及与电极界面阻抗大的缺点。而聚合物电解质虽有轻质、高灵活性等优点,柔软的性质使之难以抑制锂枝晶的生长。此外,聚合物固体电解质和聚合物/无机材料复合电解质易燃也成为限制其广泛使用的缺点之一。
近日,斯坦福大学崔屹教授课题组设计了一种防火、超轻的固态聚合物电解质(SSE)以提高锂电池的安全性。该聚合物固态电解质以多孔聚酰亚胺(PI)作为机械增强框架材料,添加阻燃剂(十溴二苯乙烷,DBDPE)和离子导电聚合物电解质(聚环氧乙烷/双三氟甲烷磺酰基锂,PEO/LiTFSI)(图1)。聚合物固态电解质由轻质有机材料制成,具有可调节的膜厚度(10–25 μm),与传统的隔膜/液体电解质相比,具有更高的能量密度。该聚合物框架PI/DBDPE具有良好的热稳定性,在350 ℃时也没有观察到化学成分与形貌的变化。多孔PI/DBDPE膜的杨氏模量为440 MPa,比PEO/LiTFSI膜的杨氏模量(0.1 MPa)高出近4个数量级,证明了其具有优异的机械强度(图2)。添加了离子导体PEO/LiTFSI之后,整个电解质表现出了非常好的防火性能(图3)。制成的Li/Li 对称电池循环了300小时不短路,LiFePO4/ Li半电池在60 °C下表现出高速率性能(在1 C下为131 mAh g-1)和循环性能(在C/2速率下300个循环)(图4)。此外,该固态聚合物电解质制成的软包电池在火焰测试下仍然可以工作,体现出优异的耐高温特性(图5)。





研究成果发表于近期Nano Letters 期刊上。本文共同第一作者为崔一、万佳雨和叶玉胜。研究成果得到了Assistant Secretary for Energy Efficiency and Renewable Energy, Office of Vehicle Technologies of the U.S. Department of Energy under the Battery Materials Research (BMR) program, 以及 Battery 500 Consortium program的资助。
原文:A Fireproof, Lightweight, Polymer–Polymer Solid-State Electrolyte for Safe Lithium BatteriesYi Cui, Jiayu Wan, Yusheng Ye, Kai Liu, Lien-Yang Chou, Yi Cui*Nano Lett., 2020, DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b04815Publication Date: February 5, 2020Copyright © 2020 American Chemical Society
来源:X-molNews X一MOL资讯
原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwOTExNzg4Nw==&mid=2657629868&idx=2&sn=e8f67876422a6c3d0b25193742c2ac47&chksm=80f81f7cb78f966ae8c4eb8ecd3567f35f287466c1bf213e7ffe9230f583ff734a8abf557427#rd
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