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崔屹AM:二氧化硅气凝胶增强固态聚合物电解质!

纳米人  · 公众号  ·  · 2018-06-26 07:39

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开发全固态电池对于解决锂枝晶具有很重大的意义。首先,采用高模量固体电解质会从物理上阻碍Li枝晶的形成和穿透,避免内部短路。其次,用全固态电解质替代高度易燃的液体电解质将显着减少电池爆炸的风险。而且,除去液体电解质可减少副反应并抑制正极物质(S)向负极的穿梭效应。

固体聚合物电解质(SPE)具有显着的加工优势,但通常在机械上太脆弱并且无法有效抑制Li枝晶形成。而且,它们的锂离子电导率较低,比液态低至少2-3个数量级,限制了在室温下的高功率运行。事实上,在SPE中高离子导电率与高弹性模量通常难以兼得。这是因为高离子电导率通常需要低结晶度和更多可移动的聚合物链,这反过来使聚合物的机械强度大大降低。

有鉴于此, 斯坦福大学 崔屹教授和 ReinholdH. Dauskardt 教授通过引入高硬度介孔SiO2气凝胶作为聚合物基电解质的骨架,成功地设计和制造了超强增强复合聚合物电解质(CPE)。


图1 材料合成和表征

这种新型复合电解质是由相互连接的SiO 2 气凝胶骨架和高导电交联PEO基电解质组成。相互连接的SiO 2 气凝胶不仅作为强化整个复合材料的强支柱,而且为强阴离子吸附提供了大而连续的表面,从而产生穿过复合材料的高导电通路。







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