新加坡NBL推出“蛋糕”半固態電解質 提升鋰硫電池安全性

(圖片來源:A*STAR官網)據國外媒體報道，來自新加坡A*STAR研究所納米生物實驗室(NBL)的研究人員開發出了一種半固態電解質，可以提高鋰硫電池的安全性，而不會影響其性能。這一突破性發現為鋰硫電池鋪平了道路，鋰硫電池可作為各種電子和儲能應用的高效電源解決方案。鋰電池工業應用的主要障礙是安全性。因為電池中的液態有機電解液極易燃燒，容易泄漏；此外，電池需要依賴熱性能和機械性能不穩定的電極隔板。雖然固體電解質顯示出改善鋰電池安全性能的潛力，但其與電極接觸不良和離子電導率低使得電池的導電性和性能較差。NBL研究小組負責人Jackie Y. Ying教授說:“由液體和固體組成的混合準固體電解質是一種實用的折中方案，既能保持電池的安全性，又能實現良好的性能。但是固體成分的高電阻對電池的性能影響很大。為了克服這個問題，我們重建了固體構件的微觀結構。我們的新方案不僅可以解決電解液的泄漏問題，而且具有穩定的熱性能和機械性能。”NBL研究小組設計了一種混合準固體電解質，并將Li7La3Zr2O12 (LLZO)薄片制成可以吸收液體電解質的多孔膜。該團隊還開發了一種制備用于構建電解質框架的LLZO片材的新方法，并將這種一步法制作3D框架的方法命名為“紙杯蛋糕法”。研究人員青睞LLZO材料，因為它們具有高離子電導率和優異的化學和電化學穩定性。由于非剛性結構，這種電解液能與電極保持良好接觸，在運行和電池組裝過程中不易開裂，有利于提高電池的安全性和性能。此外，NBL半固態電解質可以在較大的電壓范圍內保持穩定，并與鋰電池的不同電極材料兼容，包括高壓陽極。采用NBL新型電解液制成的鋰硫電池表現出高容量、快速充放電能力，并能抑制多硫化物穿梭，電池性能穩定。在實驗過程中，這種新型電解質在1.5 mg/cm2的負載密度下可以實現高倍率性能(1和2C分別為~515 mAh/g和~340 mAh/g)。對于鋰硫混合準固體電池來說，這是目前能達到的最好的性能之一。應教授說:“我們發現這種3D分層架構對于提高電池性能非常重要。此外，我們的系統在極端溫度下表現出出色的穩定性。結果表明，我們基于芯片的結構具有巨大的潛力，可以作為其他半固態鋰電池的框架。”NBL團隊正在開發可商業化的新型鋰離子、鋰硫和鋰固態電池。

(圖片來源:A*STAR官網)據國外媒體報道，來自新加坡A*STAR研究所納米生物實驗室(NBL)的研究人員開發出了一種半固態電解質，可以提高鋰硫電池的安全性，而不會影響其性能。這一突破性發現為鋰硫電池鋪平了道路，鋰硫電池可作為各種電子和儲能應用的高效電源解決方案。鋰電池工業應用的主要障礙是安全性。因為電池中的液態有機電解液極易燃燒，容易泄漏；此外，電池需要依賴熱性能和機械性能不穩定的電極隔板。雖然固體電解質顯示出改善鋰電池安全性能的潛力，但其與電極接觸不良和離子電導率低使得電池的導電性和性能較差。NBL研究小組負責人Jackie Y. Ying教授說:“由液體和固體組成的混合準固體電解質是一種實用的折中方案，既能保持電池的安全性，又能實現良好的性能。但是固體成分的高電阻對電池的性能影響很大。為了克服這個問題，我們重建了固體構件的微觀結構。我們的新方案不僅可以解決電解液的泄漏問題，而且具有穩定的熱性能和機械性能。”NBL研究小組設計了一種混合準固體電解質，并將Li7La3Zr2O12 (LLZO)薄片制成可以吸收液體電解質的多孔膜。該團隊還開發了一種制備用于構建電解質框架的LLZO片材的新方法，并將這種一步法制作3D框架的方法命名為“紙杯蛋糕法”。研究人員青睞LLZO材料，因為它們具有高離子電導率和優異的化學和電化學穩定性。由于非剛性結構，這種電解液能與電極保持良好接觸，在運行和電池組裝過程中不易開裂，有利于提高電池的安全性和性能。此外，NBL半固態電解質可以在較大的電壓范圍內保持穩定，并與鋰電池的不同電極材料兼容，包括高壓陽極。采用NBL新型電解液制成的鋰硫電池表現出高容量、快速充放電能力，并能抑制多硫化物穿梭，電池性能穩定。在實驗過程中，這種新型電解質在1.5 mg/cm2的負載密度下可以實現高倍率性能(1和2C分別為~515 mAh/g和~340 mAh/g)。對于鋰硫混合準固體電池來說，這是目前能達到的最好的性能之一。應教授說:“我們發現這種3D分層架構對于提高電池性能非常重要。此外，我們的系統在極端溫度下表現出出色的穩定性。結果表明，我們基于芯片的結構具有巨大的潛力，可以作為其他半固態鋰電池的框架。”NBL團隊正在開發可商業化的新型鋰離子、鋰硫和鋰固態電池。

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