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  【每周推荐21-21期】一种基于硫化物固态电解质的新型电池

技术背景:
        传统的商业化锂二次电池多使用液态电解质。然而,其在能量密度方面面临着350Wh/kg的上限“瓶颈”,并且存在高温热失控等安全隐患。与易燃的有机液态电解质相比,固态电解质具有热稳定性高、不易燃、无泄漏和不挥发等特点,有利于提高电池的安全性和稳定性。同时,固态电解质的使用使得金属锂负极的应用成为可能,从而提高电池能量密度。固态电解质体系主要包含聚合物、氧化物和硫化物三类,其中硫化物固态电解质具有最高的离子电导率、较好的机械延展性等优点,是发展全固态锂电池中非常有希望的技术路线之一。基于目前的电池结构体系,硫化物电解质和固体正负极之间的界面不稳定性始终存在,很难从根本上解决这一问题。因此以硫化物电解质为核心导锂层的电池体系正面临着巨大挑战,亟待找到一种技术手段以突破现有液态锂电池和固态锂电池的固有局限。

技术优势:
        基于硫化物固态电解质的新型电池,其结构由负极到正极依次包括:非固态负极、固态界面保护层、固态电解质、固态界面保护层和非固态正极;通过引入非固态正极和非固态负极,能够解决传统电池体系中硫化物电解质与固态正、负极之间接触性不好、界面不稳定问题;非固态负极具备优异的溶锂性能,使得固态锂枝晶被溶解在非固态负极包含的溶剂中,从根本上抑制锂枝晶的形核与长大;通过对硫化物固态电解质进行改性,使其在具备优良离子电导率的同时兼具柔韧性和致密性;通过固态界面保护层对硫化物固态电解质进行表面保护,使固态电解质和非固态正、负极材料兼容稳定,同时隔绝非固态电极与固态电解质的界面物理接触和界面电化学反应,从而降低界面阻抗,提升电池的循环寿命。

技术特点:
        有良好的离子迁移输运,结构具有优良的密封性,杜绝了因空气渗入导致的硫化物固态电解质材料变性的可能。

发明专利(实质审查的生效)

碳减排→电池→固态电池