聚合物锂电池电解质 港媒：凝胶聚合物电解质显“神效”中国科学家将锂电池寿命延长两倍

港媒：凝胶聚合物电解质显“神效”中国科学家将锂电池寿命延长两倍

据香港《南华早报》网站11月4日报道，中国科研人员开发出一种新技术，可以让传统锂离子电池的使用寿命延长两倍，并降低起火风险。

科研人员说，这项技术用具有凝胶状聚合性的新物质取代电池的化学溶液，可以规模化生产，从而立即应用于中国蓬勃发展的电动汽车行业。

这项研究由北京化工大学于乐教授和李念武副教授牵头，同行评议期刊《先进功能材料》杂志上周公布了研究细节。

报道称，由于电池容量会随着反复充电和放电而降低，电池使用寿命的关键指标之一是容量保持率，即经过特定周期后放电容量与初始放电容量的比值。

资料图片（视觉中国）

科研人员开展一系列测试来衡量这种新型电池的容量保持性能。

李念武说：“我们对这种电池进行了100%深度的放电。这个过程实际上有损电池的生命周期，但能有效暴露问题。”

他解释说：“经过300轮100%深度的充电和放电后，我们的电池容量保持在92%，而传统电池的容量只剩30%。”

科研人员说，这一成就令人鼓舞。它表明，与采用最先进技术制造的电池相比，这种新型电池的寿命明显更长。

他们在论文中说，这种电池可以应用于电动汽车电池或无人机等行业场景，以延长其使用寿命。

于乐和李念武开发出半固态、半液态的凝胶聚合物电解质，作为锂电池的一种新型填充材料。

科研人员说，凝胶聚合物电解质处于中间态，所以能结合传导性和安全性方面的优势。

报道指出，凝胶聚合物电解质由纳米大小的二氧化硅和纳米粒子作为无机填料组成，其中纳米纤维充当纳米粒子的基质。科研人员还利用一种类似果冻的材料来填补孔隙之间的空白。

纳米二氧化硅和纳米粒子会刺激锂和化学物质中带电离子的运动，因此能提高传导率。科研人员说，这种由凝胶类材料填充、具有高空隙率的微纳米结构可以促进离子自由迁移。

这种纳米粒子还能提高凝胶聚合物电解质的防火性，因为它们不易燃。

纳米纤维则具有高空隙率，支撑并提升了电池内部结构的灵活性。

科研人员说，所有这些特点使这种新型电解质更加稳定且具备额外性能。

李念武说：“中国正在领跑高能量密度电池的开发，比亚迪和宁德时代在这一领域非常出色。但电池爆炸和安全问题仍受到全球关注。”

他还说：“很多科研人员正在以不同路径解决问题，提供了多种选项，包括用固体陶瓷或纳米复合材料取代电解质。我们的凝胶聚合物电解质是其中一个选项。”

来源：参考消息网

锂电池的救星——固态聚合物电解质

储能设备是现代人类进步的关键技术。由于锂电子二次电池具有工作电压高、循环寿命长、环境污染小等诸多优点，成为应用极为普遍的绿色化学能源。新一代高比能量锂电池是未来储能器件的发展方向，但是由于高能量密度锂电池因使用有机电解液而存在易漏液、着火、爆炸等一系列安全隐患，提升电池安全性便成为当下研究的重点。

近日，清华大学材料学院研究出了新型固态聚合物电解质取代传统有机电解液，成功地解决了这一难题。这种电解质具有高离子电导率、低电极/电解质界面阻抗、良好的机械强度，对于提升电池的安全具有十分重要的意义。

研究人员首先通过改进化学工艺构建了低阻抗的石墨电极/凝胶聚合物电解质界面。在此基础上将腈类在丁二腈全固态电解质（SEN）中原位聚合，这样使得电极与SEN之间保持良好的粘附性，明显降低了界面阻抗并使得聚合物电池呈现处良好的电化学性能。

其次，又将二缩三丙二醇二丙烯酯单体溶于碳酸酯基电解液配得前驱体溶液，制成纳米球基复合固态电解质（SiSE）。由于稳定、低阻抗的电极/固态电解质界面和SiSE对锂枝生产具有显著抑制作用，使用SiSE的固态锂金属电池表现出优越的循环性能和安全性。

SISE制备流程

再次，研究人员将含有氟代碳酸乙烯酯的醚类电解液吸入纳米球层制得准固态电解质。这种丰富的介孔结构可吸附多硫化物限制穿梭效应，使锂化硅-硫全电池的循环性能得到明显改善，并在短路条件下保持结构无损。

最后，采用原位方法设计了高安全性层次结构聚离子液体基固态电解质。该电解质同时具备高离子电导率，低电极/电解质界面阻抗和良好的机械强度，在锂离子和钠离子电池中均表现出优越的电化学性能。

该项研究成果不仅成功制备了准固态聚合物电解质，并且首次将聚离子液体材料的应用从锂离子电池扩展到钠离子电池，为新型储能器件的发展提供了良好的思路。

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