​提高锂離子電(diàn)池性能(néng)的新(xīn)型混合電(diàn)解質(zhì)，有(yǒu)助于建立可(kě)持續能(néng)源供應

商(shāng)用(yòng)電(diàn)池中(zhōng)經常使用(yòng)的锂離子電(diàn)池 (LIB) 有(yǒu)助于當代 ITC 社會，包括電(diàn)動汽車(chē)和智能(néng)手機。LIBs通過锂離子（Li-ion）在正極和負極之間來回不斷地充電(diàn)和放電(diàn)，锂離子電(diàn)解質(zhì)充當離子的通道。



分(fēn)别為(wèi)照片（左）、掃描電(diàn)子顯微鏡圖像（中(zhōng)）和複合電(diàn)解質(zhì)結構示意圖（右）

有(yǒu)機電(diàn)解質(zhì)，例如液态碳酸亞乙酯 (EC) 及其凝膠，由于其離子導電(diàn)性和耐電(diàn)壓性，通常被用(yòng)作(zuò)锂離子電(diàn)解質(zhì)。然而，由于凝膠和液體(tǐ)是可(kě)燃的，因此需要轉向更安(ān)全的聚合物(wù)固體(tǐ)電(diàn)解質(zhì)。



聚合物(wù)固體(tǐ)電(diàn)解質(zhì)，例如聚乙二醇 (PEG)，已被推薦作(zuò)為(wèi)抗沖擊锂離子電(diàn)解質(zhì)。然而，基于 PEG 的聚合物(wù)電(diàn)解質(zhì)傾向于在室溫附近結晶，導緻锂離子電(diàn)導率大幅下降至約 10-6 S/cm。



為(wèi)了解決這個問題，研究團隊設計了一種新(xīn)型聚合物(wù)固體(tǐ)電(diàn)解質(zhì)，将具(jù)有(yǒu)許多(duō)微米孔的多(duō)孔聚合物(wù)膜和可(kě)光交聯的聚乙二醇 PEG 基聚合物(wù)電(diàn)解質(zhì)集成在一起。



聚合物(wù)固體(tǐ)電(diàn)解質(zhì)實現了寬的電(diàn)位窗口（4.7 V）、高的锂離子遷移數（0.39）和10-4 S/cm組的高锂離子電(diàn)導率，相當于液體(tǐ)，并且足以滿足現實世界的使用(yòng)。



由于自然擴散，在電(diàn)解質(zhì)中(zhōng)移動的锂離子沿不同方向移動。該距離為(wèi)許多(duō) µm 到 10 µm，并且在電(diàn)極之間并非始終呈線(xiàn)性移動，這是離子電(diàn)導率下降的原因之一。



因此，在目前的研究中(zhōng)，通過将光交聯 PEG 基固體(tǐ)聚合物(wù)電(diàn)解質(zhì)與微米級多(duō)孔膜相結合，可(kě)以增強其工(gōng)作(zuò)能(néng)力。



這種聚合物(wù)固體(tǐ)電(diàn)解質(zhì)表現出作(zuò)為(wèi)電(diàn)解質(zhì)的高性能(néng)及其在防止锂枝晶（枝晶晶體(tǐ)）發展方面的有(yǒu)效性，由于添加了多(duō)孔膜，锂枝晶會導緻着火。實現安(ān)全、高性能(néng)的锂離子電(diàn)池将有(yǒu)助于建立可(kě)持續能(néng)源供應。