Китайские ученые добились важных успехов в области полимерных электролитов для твердотельных батарей

На днях команда во главе с профессором химического факультета Университета Цинхуа Чжан Цяном добилась важного прогресса в области исследований полимерных электролитов для литиевых батарей, предоставив новые идеи и техническую поддержку для разработки практических твердотельных литиевых батарей с высокой безопасностью и высокой плотностью энергии. Соответствующие результаты были опубликованы онлайн в Nature.

В настоящее время твердотельные батареи все еще сталкиваются с двумя основными проблемами в процессе практического применения: во-первых, плохой контакт границы раздела между « твердыми-твердыми » материалами из-за жесткого контакта; Во-вторых, электролит трудно совместим с экстремальными химическими средами высоковольтного положительного электрода и сильного восстановительного отрицательного электрода в широком окне напряжения.

В связи с этим команда Чжан Цяна предложила новую стратегию проектирования « богатой анионами сольвированной структуры», успешно разработала новый фторсодержащий полиэфирный электролит. Электролит эффективно повышает физический контакт и ионную проводимость твердотельной границы раздела с помощью технологии полимеризации на месте с помощью тепла, значительно повышает устойчивость к высокому давлению и стабильность границы раздела литиевой батареи.

Благодаря оптимизированным характеристикам интерфейса полимерные батареи на основе лития и марганца, собранные с использованием этого электролита, демонстрируют ряд превосходных электрохимических характеристик. Полная аккумуляторная батарея с мягким полимером емкостью 8,96 Ач (ампер-час), построенная на основе данного электролита, при внешнем давлении 1 МПа (МПа) добилась скачкообразного повышения плотности энергии до 604 Втч/кг, что намного превышает текущую коммерческую батарею.

Кроме того, аккумулятор успешно прошел испытание на безопасность иглоукалывания и горячей коробки при температуре 120 градусов Цельсия (стояние в течение 6 часов) при полной зарядке без горения или взрыва, демонстрируя отличные показатели безопасности. Ожидается, что в будущем результаты этого исследования послужат важным техническим ориентиром для разработки зрелой твердотельной батарейной продукции.