固态电解质

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固态电解质(SSE)是一种固体离子导体电解质,它是的特征分量固态电池。对于代替在锂离子电池中发现的液体电解质,它可用于电能存储(EES)中。主要优点是增加安全性,无有毒有机液体泄漏、低易燃性、不挥发、机械和热稳定性、易加工性、低自放电率,可实现的更高功率密度和可循环性。这样可以使用例如锂实用设备中的金属阳极,没有液体电解质的固有限制。高容量的阳极和低的利用率还原电位,如锂具有3860毫安g的比容量...

固态电解质

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固态电解质(SSE)是一种固体离子导体电解质,它是的特征分量固态电池。对于代替在锂离子电池发现液体电解质,它可用于电能存储(EES)中。主要优点是增加安全性,无有毒有机液体泄漏、低易燃性、不挥发、机械和热稳定性、易加工性、低自放电率,可实现的更高功率密度和可循环性。这样可以使用例如锂实用设备中的金属阳极,没有液体电解质的固有限制。高容量的阳极和低的利用率还原电位,如锂具有3860毫安g的比容量-1和还原电位-3.04 V相对于的SHE,在传统的低容量石墨的取代(372毫安克-1)是实现更轻、更薄、更便宜的可充电电池的xxx步。此外,这允许达到重量和体积能量密度、足够高,可以在电动汽车中每次充电达到500英里。尽管具有可观的优势,但仍然存在一些局限性,阻碍了SSE从学术研究向大规模生产的过渡,但是许多汽车OEM(丰田、宝马、本田、现代)希望将这些系统集成到可行的设备中并实现可靠的商业化到2025年基于电池的电动汽车。

固态电解质

固态电解质的属性

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为了设计具有最佳性能的SSE,必须满足几个属性:

  • 可以通过电化学阻抗谱(EIS)分析测得的高离子电导率(至少高于10 -4 S cm -1
  • 可以通过计时电流分析法(CA)和EIS分析的结合来测量高离子迁移数(最接近1)
  • 可通过线性扫描伏安法(LSV)或循环伏安法(CV)测量的宽电化学稳定性窗口(ESW)(至少4-5 V )
  • 可以通过传统的拉伸试验测得的高机械强度(至少数十MPa)
  • 与电极材料的高相容性,可以通过连续几天重复进行的EIS分析来测量。

固态电解质的分类

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SSE具有与传统液体电解质相同的作用,它们分为全固态电解质和准固态电解质(QSSE)。全固态电解质还分为无机固体电解质(ISE),固体聚合物电解质(SPE)和复合聚合物电解质(CPE)。另一方面,QSSE也称为凝胶聚合物电解质(GPE),是一种独立的膜,其中包含固定在固体基质内部的一定量的液体成分。通常,术语SPE和GPE可以互换使用,但它们的离子传导性却大不相同机理:SPE通过与聚合物链的取代基相互作用来传导离子,而GPE主要在溶剂增塑剂中传导离子。

全固态电解质

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全固态电解质分为无机固态电解质(ISE),固态高分子电致发光(SPE)和复合高分子电解质(CPE)。它们在室温下为固体,并且离子运动在固态下发生。它们的主要优点是可以完全去除任何液体成分,从而xxx提高了整个设备的安全性。主要限制是与液体同类产品相比离子电导率往往要低得多。

准固态电解质

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准固态电解质(QSSE)通常与SPE混淆,也称为凝胶聚合物电解质(GPE),但它们具有截然不同的离子传导机理:SPE通过与聚合物链的取代基相互作用来传导离子,而GPE主要在溶剂或增塑剂中传导离子。它们由在含有活性离子的溶剂中溶胀的聚合物网络组成,因此它既具有固体的机械性能,又具有液体的高传输性能。通过使用与SPE相同的聚合物(例如PEO、PAN、PMMA、PVDF-HFP等),已研究了几种具有多种聚合物主体的GPE,但合成孔隙率增加,从而易于分配低蒸发量像用作增塑剂的碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)。低分子量聚乙二醇(PEG)或其他具有高介电常数的醚或非质子有机溶剂(如二甲亚砜(DMSO)也可以与SPE基质混合。UV和热交联是将GPE直接与电极直接接触以实现完美粘附界面的原位聚合的有用方法。

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词条目录
  1. 固态电解质
  2. 固态电解质的属性
  3. 固态电解质的分类
  4. 全固态电解质
  5. 准固态电解质

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