二甲醚为什么还在用,二甲醚为何这样命名

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-06 04:56:21

近期,对卤化物固体电解质的优质研究进展较多。如 Li2ZrCl6 固体电解质对潮湿空气的耐受程度相对较好 (室温离子电导接近 10E-3 S/cm,可耐受 5%湿度);Li2InxSc0.666−xCl4 固体电解质搭配高镍三元正极后体现了极 佳的长循环稳定性(电池材料经过高压力复合,搭配高镍正极、锂-铟合金负极后循环寿命超过 3000 圈)等。

卤化物固体电解质的中心过渡金属元素成本可能成为另外一个潜在的问题。除钇、锆等少数金属外,大多 数中心离子在地壳中的丰度不高。

面对无机固体电解质,我们看到了非常丰富的材料体系,和不乏亮点的性能表现。同时我们也认为,锂离 子电导的进一步提升、电极电解质的有效接触,仍然是无机物固体电解质研究者需要不懈奋斗以期实现的目标。

3、固体电解质综合评定:各有所长及其他

在分别分析了固体电解质们的基本性能特点后,我们集中评定其性能指标。 在体相的离子电导率方面, 部分硫化物可以和电解液媲美。

二甲醚为什么还在用,二甲醚为何这样命名(9)

化学稳定性方面,大多数固体电解质的本征电化学窗口并不尽如人意,或者容易被高电压正极氧化,或者 容易被锂金属负极还原,或者兼而有之。

在考虑了动力学稳定性后,固体电解质的实际可用电化学窗口有一定程度拓宽(在正极、负极表面形成锂离子导通、电子绝缘的纳米层即可对应动力学稳定);而变价能力强的中心离子对应的固体电解质、中心离子对 应金属可以和锂合金化的固体电解质通常不耐锂金属还原。多数聚合物固体电解质对锂金属钝化但高电压不稳 定,也有部分体系如聚腈类高电压稳定但对锂不稳定。

以无机固体电解质的对锂稳定性为例:LLZO 本征较稳定,部分形成 SEI 膜;多种硫化物虽然本征不稳定, 但形成固体电解质膜后稳定;钙钛矿和 NASICON 本征不稳定,成膜后还是不稳定。

固体电解质的热稳定性好于电解液,其中尤以氧化物体系的表现出色。

二甲醚为什么还在用,二甲醚为何这样命名(10)

聚合物固体电解质和电极的物理接触能力较好,无机固体电解质则总体接触能力一般。在正极侧,除电解 质-正极复合外常用的解决方案还包括氧化物烧结、硫化物高压(也阻碍电解质分解)等;在负极侧,解决方案 包括表面修饰固体电解质等。此外,电池循环过程中负极侧仍有可能产生锂枝晶,不同程度地对固体电解质的 硬度、厚度、致密度和循环时的电流密度提出了要求。同时考虑固体电解质的抗还原性、和锂的物理接触能力、 以及循环过程中的电化学稳定性及锂枝晶的产生与发展等等因素,相应科学探索仍在持续进行。

各类固体电解质的性能表现各有所长,但是任何单一固体电解质均无法取得令人满意的综合性能。和电解 液相比,固体电解质的“传统弱项”——导锂能力和电极物理接触能力,尚未取得根本性改观。 当然,锂电池是一个多相、多维度复合的材料体系,除对固体电解质自身进行改性外,对电极材料进行改 性以适配固体电解质也是非常关键的的工作方向,如表面处理锂金属负极,表面处理三元正极等。此处不再进 一步阐述。(报告来源:未来智库)

4、协助与融合,“固体电解质 ”

可以发现,前述各类固体电解质的性能表现各有所长,但是任何单一固体电解质均无法取得令人满意的综 合性能。基于此,固体电解质之间的复合,固体电解质和电解液、隔膜、电极的复合,同样也有重要的意义。 在聚合物固体中添加填料是重要的优化性能表现的手段。和惰性的无机填料相比,具备导锂能力的无机固 体电解质填料可以重新构建导锂的通路。推而广之,在复合固体电解质体系中,无机固体电解质可以作为重要 的导锂介质存在。

一般而言,在填料浓度很低时,聚合物电解质的无定形区导锂;在浓度增加到一定程度后,聚合物-无机填 料的界面导锂;填料过量,聚合物导锂受到阻碍。 如有研究工作表明,在 PEO 中掺杂石榴石结构的 LLZTO 锂镧锆钛氧固体电解质(12.7%体积分数),掺杂 后导锂活化能显著降低;不同的 LLZTO 粒径效果不同,40nm 颗粒的效果最好。

二甲醚为什么还在用,二甲醚为何这样命名(11)

当然,鉴于复合固体电解质中的聚合物、无机物部分均会接触电极,二者单独的抗氧化、抗还原性能及相互作用对化学稳定性的影响都非常重要。此外,用于高电压电池体系的多层复合固体电解质(需要分别抗氧化、 抗还原,且各个界面相容性良好)也在研究过程中。 固体电解质内部可以复合,固体电解质也可以和电解液复合。 以聚合物作为电解质的骨架网络,锂盐和具备增塑作用的电解液分布在聚合物基体中作为主要的导锂介质, 会获得凝胶态电解质。此类电解质的离子电导率室温下即可达到 10E-3 S/cm,组装的电池可以薄层化,提高体 积能量密度。

以聚合物作为电解质的骨架网络,搭配离子液体-锂盐,也可以取得凝胶态电解质。

当然,无机固体电解质被电解液或离子液体电解液润湿,其和电极的物理接触特性可以获得改善。也有研究工作以原位固态化技术,即加入少量电解液使电极材料和电解质间保持良好的界面接触,再利用 化学或电化学反应进行原位聚合,使液体电解质部分或全部转化为固体电解质的方式,试图兼顾固体电解质和 电解液二者的优点。

二甲醚为什么还在用,二甲醚为何这样命名(12)

上一页12345下一页

栏目热文

文档排行

本站推荐

Copyright © 2018 - 2021 www.yd166.com., All Rights Reserved.