陶瓷纳米纤维:铺就锂离子电池传导高速路
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- 2021-09-22
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上海科技大学助理教授刘巍用有序排列的陶瓷纳米纤维,显著提高了锂离子电池安全性和稳定性,为高性能全固态电池产业化奠定了基础.相关研究成果近日发表在国际顶尖杂志《自然·能源》上.刘巍告诉记者,传统的锂离子电池使用的是易挥发、易燃、易爆的有机液态电解液,电池使用过热或不当会产生电池爆炸的安全隐患. 而用固态电解质替代液态电解质的全固态锂离子电池,能量密度、热稳定性、使用寿命以及安全性都有了大幅度提升,且在柔性电子设备、汽车动力电池以及电网储能电池等方面均有显著优势. 然而,相比于液态电解质,固体电解质的电导率较低,限制了全固态锂离子电池商业化的应用. 她和斯坦福大学材料科学与工程学院教授崔屹等合作研究发现,将陶瓷纳米纤维掺入固体聚合物电解质是提高其电导率的有效方法. 纳米纤维的表面是锂离子快速传导的通道,表面导电率可以和液体电解质相媲美. 同随机分散排列的纳米纤维相比,有序排列的纳米纤维可以进一步将固体聚合物电解质电导率提高10倍. 原因在于, 取向排列的纳米纤维避免了无规则纳米纤维交叉产生的结点,从而锂离子可以无阻碍的在两个电极之间传导. 此外,掺入陶瓷纳米纤维后,固体聚合物的化学稳定性也获得大幅提高.
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