來源:晨源分子|
發表時間:2024-05-31
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一、電池電解質的技術的發展
電池電解質是電池中的重要組成部分,它在電池的充放電過程中起著關鍵作用。
1. 液態電解質:目前大多數電動汽車使用的是液態電解質,常見的液態電解質是含有鋰鹽的有機溶液。然而,液態電解質存在一些局限性,如易泄漏、易燃等安全問題。
2. 固態電解質:固態電解質是一種全新的電池技術,采用固態電解質替代傳統的液態電解質。固態電池在能量密度、安全性能等方面具有顯著優勢,但目前仍面臨一些技術挑戰,如固態電解質材料的鋰離子電導率偏低、固/固界面接觸性和穩定性差等問題。
3. 新型固態電解質:中國科學技術大學的馬騁教授設計并合成了一種新型固態電解質——氧氯化鋯鋰。這種材料具有很強的成本優勢,其綜合性能與目前最先進的硫化物、氯化物固態電解質相當。由氧氯化鋯鋰和高鎳三元正極組成的全固態鋰電池展示了極為優異的性能,在12分鐘快速充電的條件下,該電池仍然成功地在室溫穩定循環2000圈以上。
4. 技術難點:全固態電解質鋰動力電池存在的技術難點問題包括固態電解質材料的鋰離子電導率偏低、固/固界面接觸性和穩定性差、金屬鋰的可充性等。這些問題限制了全固態電池的大規模應用。
5. 發展前景:固態電池前景廣闊,被視作提升續航里程、解決安全性問題的理想方案。隨著技術的不斷進步,預計未來幾年固態電池將逐漸實現商業化應用。
總的來說,電池電解質技術的發展是為了提高電池的性能、安全性和成本效益。新型固態電解質的研究和開發是當前的熱點領域,未來有望為新能源電池帶來更大的突破和進步。
二、樹枝狀聚合物在電解質中的應用
1. 固態電解質:樹枝狀聚合物可以用于制備固態電解質,與傳統的液態電解質相比,固態電解質具有更高的安全性和穩定性,能夠提高電池的能量密度和循環壽命。
2. 電解質添加劑:樹枝狀聚合物可以作為電解質添加劑,改善電解質的性能,如提高離子電導率、降低界面電阻、增強電解質的穩定性等。
3. 粘結劑:在鋰離子電池中,樹枝狀聚合物可以作為粘結劑,用于將電極材料粘附在集流體上,同時提供電子導電網絡。樹枝狀聚合物的高曲率和孔隙度可以增強電極的潤濕性,提高電池的電化學性能。
4. 交聯劑:樹枝狀聚合物可以作為交聯劑,用于構建三維交聯聚合物網絡,提高電解質的機械強度和穩定性,同時增強電解質與電極之間的界面結合力。
5. 保護層:樹枝狀聚合物可以作為電解質的保護層,防止電解質與外界環境發生反應,提高電解質的穩定性和耐久性。
需要注意的是,雖然樹枝狀聚合物在電池電解質中有廣泛的應用前景,但其性能和穩定性仍需要進一步研究和優化。
文獻:
1. “PAMAM樹枝狀聚合物誘導的三維交聯網絡粘合劑賦予電池優異的循環穩定性”:本文設計了聚酰胺胺(PAMAM)誘導的三維交聯聚合物,并將其作為鋰離子電池陰極的粘結劑。與傳統的線性聚偏氟乙烯(PVDF)粘結劑相比,3D粘結劑表現出更好的粘結能力和電解質親和力,使電極材料之間的接觸更加緊密,從而為LiFePO4陰極帶來了優異的電子電導率和離子電導率。由于PAMAM中豐富的胺基和空腔,使其具有良好的電解質親和力,從而降低了電池的界面阻抗。因此,實現了更小的極化和更好的c-倍率能力(140mAh g-1 / 2C放電)。
2. “使用生物質衍生電解質和樹枝狀聚合物實現長壽命電化學發光電池”:研究了一種新型樹枝狀聚合物型熱激活延遲熒光材料在電化學發光電池中的應用,展示了其長壽命的發光性能。
3. “Dendritic Solid Polymer Electrolytes: A New Paradigm for High-Performance Lithium-based Batteries”:這篇論文聚焦于樹枝狀固體聚合物電解質在鋰電池中的應用,討論了其合成方法、性能調控以及在固態電池領域的最新研究進展。
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