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固态锂电池的原位聚合物电解质及其界面优化的研究进展
1
作者 陈泽华 《电源技术》 北大核心 2025年第6期1100-1110,共11页
在构建高比能、高安全以及长寿命的固态锂电池体系时,解决固态电解质与电极之间界面接触问题以及兼容问题尤为关键。在原位聚合一体化制备条件下,对固态电解质膜电极/电解质界面进行改性可优化固态电解质和电极的界面。原位聚合策略可... 在构建高比能、高安全以及长寿命的固态锂电池体系时,解决固态电解质与电极之间界面接触问题以及兼容问题尤为关键。在原位聚合一体化制备条件下,对固态电解质膜电极/电解质界面进行改性可优化固态电解质和电极的界面。原位聚合策略可有效降低界面阻抗,增强界面接触以改善锂离子传输性能,并简化可规模化的制备工艺。根据聚合物的类型,综述了以紫外光或热为引发条件的无溶剂原位聚合物电解质用于锂金属固态电池的研究进展及其应用前景和挑战。 展开更多
关键词 电极/电解质界面 无溶剂 锂金属固态电池 原位聚合
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固态锂金属电池正极/电解质界面研究进展 被引量：1
2
作者 王冠华 张宇航 +2 位作者 刘峰 李德平 吴禹翰 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第8期1420-1431,共12页
固态锂金属电池以其突出的安全性与高理论比容量成为目前最具发展前景的锂电池技术。在构建高比能固态锂电池体系时,如何较好地解决正极与固体电解质之间的界面问题以及二者之间的兼容性,是高安全性和高比能量固态锂电池技术的痛点之一... 固态锂金属电池以其突出的安全性与高理论比容量成为目前最具发展前景的锂电池技术。在构建高比能固态锂电池体系时,如何较好地解决正极与固体电解质之间的界面问题以及二者之间的兼容性,是高安全性和高比能量固态锂电池技术的痛点之一。通过对固体电解质膜机械特性改性、正极/电解质界面特性改性及其一体化制备技术、界面理论计算等介绍,总结综述了如优化固态电解质与正极材料的物理接触、加强正极/电解质渗透性、改善界面兼容性和正极/电解质固体界面相构建等正极/电解质界面改性技术进展情况,并对固态锂金属电池界面改性技术的发展趋势做了展望。 展开更多
关键词 固态锂金属电池 正极/电解质界面 界面工程
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全固态锂金属电池表界面化学的研究进展 被引量：4
3
作者 邹俊彦 张焱焱 +2 位作者 陈石 邵怀宇 汤育欣 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1005-1016,共12页
传统的锂金属电池存在电解液易泄漏、易燃等安全隐患,因此开发不燃性全固态电解质对于解决锂金属电池安全问题至关重要,而如何有效降低固体电解质与电极之间的界面电阻是发展高性能全固态锂金属电池的关键.针对如何优化全固态锂金属电... 传统的锂金属电池存在电解液易泄漏、易燃等安全隐患,因此开发不燃性全固态电解质对于解决锂金属电池安全问题至关重要,而如何有效降低固体电解质与电极之间的界面电阻是发展高性能全固态锂金属电池的关键.针对如何优化全固态锂金属电池表界面的问题,本文综述了全固态锂金属电池电极和电解质表面修饰的最新研究进展,对提高界面接触和降低界面电阻的传统方法进行了探讨,分析并点评了新型的表面修饰技术,为进一步提高全固态锂金属电池的综合性能提供新思路.最后,对全固态锂金属电池的研究前景进行了展望. 展开更多
关键词 全固态锂金属电池 表界面修饰 电极材料 固态电解质
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固态锂金属电池中原位聚合电解质的研究进展
4
作者 徐攀 孔伟进 +3 位作者 黄雪妍 孙硕 黄文泽 赵辰孜 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期49-60,共12页
在下一代电池体系中,固态金属锂电池具有高能量密度潜力,同时有望避免目前电池面临的燃烧、爆炸等安全隐患.其中,固态电解质和电极材料之间的固-固界面接触差是其实用化面临的重要挑战.近年来,经电池内部原位聚合反应制得的原位聚合电... 在下一代电池体系中,固态金属锂电池具有高能量密度潜力,同时有望避免目前电池面临的燃烧、爆炸等安全隐患.其中,固态电解质和电极材料之间的固-固界面接触差是其实用化面临的重要挑战.近年来,经电池内部原位聚合反应制得的原位聚合电解质用于固态锂金属电池具备界面一体化提升固-固界面相容性、抑制枝晶的形成、抑制正极过渡金属离子/多硫化物/氧化还原介质的溶解/穿梭并提升电池电化学性能多种优势.本文首先讨论了聚合电解质的反应机理,然后分析了电池内部常见电解质的原位聚合原理,总结了固态锂金属电池中原位聚合电解质的最新研究进展.最后,对未来原位聚合电解质的发展方向和商业化应用进行了展望. 展开更多
关键词 固态锂金属电池 原位聚合 固态电解质 固-固界面
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溶剂化离子液体修饰的高性能聚环氧乙烷基固态电解质
5
作者 邱安 王子涵 +3 位作者 董鑫 董金超 蒋玉雄 李剑锋 《厦门大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期93-102,共10页
[目的]针对聚环氧乙烷(PEO)基固态电解质存在高压稳定性差、锂离子迁移数和电导率低等问题,设计制备了一系列溶剂化离子液体[Li(G4)][FSI]修饰的PEO基固态电解质.[方法]引入溶剂化离子液体[Li(G4)][FSI]作为PEO基固态电解质的锂源和添加... [目的]针对聚环氧乙烷(PEO)基固态电解质存在高压稳定性差、锂离子迁移数和电导率低等问题,设计制备了一系列溶剂化离子液体[Li(G4)][FSI]修饰的PEO基固态电解质.[方法]引入溶剂化离子液体[Li(G4)][FSI]作为PEO基固态电解质的锂源和添加剂,运用各种谱学和电化学方法对固态电解质进行表征,并考察了[Li(G4)][FSI]含量对固态电解质的影响.[结果]当n(EO)∶n(Li)=20∶1时,与PEO-LiFSI-20∶1(PF-20)相比,制备的PEO-[Li(G4)][FSI]-20∶1(PGF-20)固态电解质的结晶度和机械强度未产生明显变化,在60℃下其锂离子电导率(0.44 mS/cm)和迁移数(0.253)明显提升.随着[Li(G4)][FSI]含量的增加,固态电解质的结晶度和机械性能未产生明显变化,其60℃下的锂离子电导率随之增加,而孔道直径和数量则呈先减小后增大的趋势,其中PGF-20的孔道直径最小、数量最少,且具有最低的对称电池过电位和最高的氧化电位.将PGF-20应用到Li‖LiFePO_(4)全固态电池,可以在60℃、0.5 C的条件下稳定循环100次,且容量保持率可达88.7%.[结论]溶剂化离子液体的引入使得固态电解质表面产生微米级的孔道结构,从而有利于锂离子的传输;适量引入溶剂化离子液体可生成富含LiF的稳定固态电解质界面,使其锂对称电池具有较低的过电位.本研究成功构筑基于溶剂化离子液体的高性能PEO基固态电解质,可为同类型固态电解质的开发提供借鉴. 展开更多
关键词 聚环氧乙烷基固态电解质 溶剂化离子液体 固态锂金属电池 锂离子电导率 锂离子迁移数
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阻燃聚合物电解质高稳定锂负极界面研究进展
6
作者 周航宇 高尚 +2 位作者 高嘉良 曹轩 康荣学 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期13-18,共6页
为高效发挥阻燃聚合物电解质所具备的轻质、柔性、固-固界面相容性好等优势,推动电化学能源存储体系向安全可靠的全固态转型,基于锂离子(Li^(+))配位团簇结构复杂等特点,分析分子间通过竞争作用调控阻燃聚合物电解质衍生的固体电解质界... 为高效发挥阻燃聚合物电解质所具备的轻质、柔性、固-固界面相容性好等优势,推动电化学能源存储体系向安全可靠的全固态转型,基于锂离子(Li^(+))配位团簇结构复杂等特点,分析分子间通过竞争作用调控阻燃聚合物电解质衍生的固体电解质界面膜(SEI)所面临的挑战,综述国内外阻燃聚合物电解质高稳定性界面构筑、锂离子配位结构设计、离子输运机制、界面热稳定性等方面的研究进展,预测聚合物电解质内部分子间作用主导调控的Li^(+)配位结构在提高锂金属-电解质稳定性领域的应用前景,展望未来全固态锂金属电池中阻燃聚合物电解质的研究发展方向。研究结果表明:调控Li^(+)配位团簇结构是提高锂金属负极/阻燃聚合物电解质界面稳定性的关键。研究结果可为全固态锂金属电池实际应用提供界面设计参考。 展开更多
关键词 阻燃聚合物电解质 固体电解质界面 锂负极 配位结构 全固态锂金属电池
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嵌段共聚物电解质的制备及其电化学性能 被引量：1
7
作者 张锟 刘娜 +7 位作者 田君 梁晓嫱 陈光海 高洪波 胡道中 佟蕾 田崔钧 王浩辰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期69-77,共9页
通过设计聚合物分子结构,采用热引发自由基聚合方法合成聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEMA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的二嵌段共聚物电解质PEGMEMAm-GMAn-Br(PGA-Br),并研究其电化学性能。结果表明:将PGA嵌段或接枝到聚合物电解质上... 通过设计聚合物分子结构,采用热引发自由基聚合方法合成聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEMA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的二嵌段共聚物电解质PEGMEMAm-GMAn-Br(PGA-Br),并研究其电化学性能。结果表明:将PGA嵌段或接枝到聚合物电解质上,可提高聚合物电解质的离子电导率,室温下的离子电导率达1.05×10^(−4)S·cm^(−1)。同时,PGA-Br嵌段共聚物电解质具有较低的玻璃化转变温度(-65℃)、较高的热分解温度、较宽的电化学稳定窗口(5.1 V)和阻燃特性。PGA-Br共聚物电解质组装下的固态Li|Li对称电池具有增强的电极/电解质固-固界面,可实现金属锂均匀沉积,有效抑制锂枝晶的生长。在0.1 C倍率下,基于PGA-Br嵌段共聚物电解质组装的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(NCM811)|PGA-Br|Li固态全电池可实现较高的首周放电比容量(160.1 mAh·g^(−1)),且循环100周次后容量保持率高达91.5%,库仑效率稳定在98.5%以上。 展开更多
关键词 固态锂金属电池 嵌段共聚物电解质 锂金属负极 锂枝晶 热引发聚合
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单离子聚合物快离子导体 被引量：1
8
作者 薛国勇 李静 +7 位作者 陈俊超 陈代前 胡晨吉 唐凌飞 陈博文 易若玮 沈炎宾 陈立桅 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第8期115-124,共10页
具有高锂离子迁移数和良好可加工性能的锂快离子导体对于全固态电池的发展非常重要。然而,现有的锂快离子导体主要限制于硬质陶瓷,目前尚无柔性聚合物类型的锂快离子导体被报道。在这个工作中,我们报告了一种通过三种不同有机单体的自... 具有高锂离子迁移数和良好可加工性能的锂快离子导体对于全固态电池的发展非常重要。然而,现有的锂快离子导体主要限制于硬质陶瓷,目前尚无柔性聚合物类型的锂快离子导体被报道。在这个工作中,我们报告了一种通过三种不同有机单体的自由基聚合反应形成的三元无规共聚单离子快离子导体(SISC)。该SISC中包含丰富的锂离子传输位点和具有阴离子锚定功能的阴离子受体。此外,三种不同单体的共聚反应带来低结晶度和低玻璃化转变温度(T_(g)),有利于链段运动,从而获得小的锂离子传输的活化能(E_(a))。电化学测试结果表明,该SISC的室温离子电导率和锂离子迁移数分别达到1.29·mS·cm^(-1)和0.94。将SISC与锂金属负极和多种正极(包括LiFePO_(4)、LiCoO_(2)和硫化聚丙烯腈(SPAN))原位聚合,组装得到的全固态电池具有良好的电化学稳定性。其中,Li||LiFePO_(4)全固态电池表现出高达8C的倍率性能和良好的循环寿命(在0.5C倍率下稳定循环>700圈)。这项工作提供了一种新颖的聚合物基快离子导体设计理念,对于发展高性能全固态电池具有重要意义。 展开更多
关键词 全固态锂金属电池 聚合物固态电解质 超离子导体 单离子导体 原位聚合 倍率性能
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