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开云全站app官方网站-港大工程团队研发制备安全更高效锂电池新方法

2023-10-28

应对天气转变和对洁净能源的需求,加上不竭增加的电动汽车和电网储能系统,有火急需要研发更进步前辈的电池手艺,新一代的电池需具有高平安程度和容量年夜的特点。

锂离子电池数十年来一向是最早进的电化学储能手艺,但存在平安,寿命有限和功率密度不足等问题。主流的商用电池手艺首要以碳基作为阳极,采取液态电解质。商用电解质由锂盐组成双离子导体,此中锂阳离子和对阴离子在电解质中以反标的目的移动传导。在这液态导电系统中,阴离子的移动速度是阳离子的最少四倍,是以锂阳离子传导的电流仅占总离子电流的百分之二十。而因为阴离子不克不及与碳基电极产生反映,年夜量阴离子会聚积在电极和电解质的界面,造成电池内部极化,利用寿命有限,和可燃性和低离子传导的缺点。

基在液态电解质的局限,研究人员最先转移至固态电解质的研究,期望开辟平安性高、锂金阳极兼容能量容量更年夜的新一代锂电池。操纵锂金属作电池阳极,理论上能发生最高的能量容量,但其利用在液态电解质则具有相当的不不变性。

由中国香港年夜学(港年夜)机械工程系申东明博士带领的研究团队为新电池手艺提出可行方案,团队研发的一系列阴离子收集固态电解质,可提高充电电池的平安程度,让电池有更高功率密度和更长轮回寿命。

研究成果已在《化学工程期刊》(Chemical Engineering Journal)颁发,文章题目为「可用在锂金属电池的硼酸盐网状聚合物无溶剂单离子电解质的制备」。

曩昔研究证实,固态电解质在新一代电池手艺中具有很年夜的成长前景,因其可以在电池中实现无浓度梯度和快速充电、放电的特点,令电池更平安和有更年夜功率容量。但是,固态电解质在室温下较低的离子电导率,局限了搭配固态电解质的锂电池实现年夜范围贸易化出产的可行性。

申博士研究团队设计的单离子导电聚合物固态电池,能有用提高其阳离子电导率(最少四倍)。团队设计了一种阴离子网状聚合物,能把经由过程的阴离子绑缚环绕纠缠在此中,透过调控离子选择性电解质的链段活动能力,让阳离子更快地经由过程。

阴离子网状聚合物的布局,由带有支链的聚乙二醇桥接硼根阴离子构成,经由过程利用分歧的聚乙二醇和反映配比,从而调控所得聚合物的链段移动能力。团队极新的设计,为研究互穿收集聚合物中的离子传导机能供给新思绪,有助在制备新一类高电导率电解质的设计法则。

但是,要成功使单离子导电聚合物电解质,仍要降服现有固态电解质的各种坚苦,包罗可轮回性低和过电位太高档,预期一套针对选择性电解质的设计法则,将可促进和实现新一代可充电固态锂金属电池的研发。

「我们相信,单离子导电聚合物的利用会为新电池手艺斥地可能性,这将掀起一场在可充电电池范畴的手艺革命,使可充电电池更平安,具有更高功率密度和更长轮回寿命。」由申博士指点的博士生,论文的第一作者高婧宜说。

「把离子选择性电解质利用在锂电池,可以实现快速充电,未来把一辆电动汽车从头布满电,可能只需喝一杯咖啡的时候,这势将开启洁净能源的新时期。」申博士弥补说。

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