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无机固体电解质材料的基础与应用研究

2015-09-21陈晓添陶益成许晓雄

储能科学与技术 2015年1期
关键词:结构

黄 祯,杨 菁,陈晓添,陶益成,刘 登,高 超,龙 鹏,许晓雄

(中国科学院宁波材料技术与工程研究所,浙江 宁波 315201)

锂离子二次电池已成功应用于我们生活的各个方面,随着时代的进步和科技的发展,对锂离子电池的要求越来越高[1]。锂离子电池不仅需要具有高的能量密度和功率密度,还需具有使用寿命长、安全性能高等特点,尤其在电动汽车和规模储能领域,对锂离子电池的安全性要求越来越迫切。锂离子电池因过充、内部短路等原因会导致电解液过热,发生起火甚至爆炸事故。此外,电解液与电极材料在充放电过程中会发生副反应,导致电池容量出现不可逆衰减,同时也会带来胀气、漏液等问题。目 前,诸多研究者主要采用在电解液中加入添加剂等方式对有机电解液进行改进,以期解决传统锂离子电池的安全性问题,取得了一定成效,但并不能从根本上消除其安全性问题,因而成为了锂离子电池在动力电池和大容量储能应用方面的障碍。为了彻底解决锂离子电池的安全性问题,一种全新的采用固体电解质的全固态锂电池进入了人们的视线。

采用固体电解质的全固态锂电池工作原理与传统锂离子电池相同[2]。现阶段,锂离子固体电解质材料是全固态锂电池的核心,主要包括聚合物固体电解质和无机固体电解质两类。它们属于在室温或不太高的温度下具有非常高的锂离子电导率、低的电导活化能(<0.5 eV)和非常低的电子电导率的材料,又称为快锂离子导体,其晶格结构具有适宜于离子快速传输的通道或链段,且材料内部存在大量诸如离子空位等缺陷,晶格阳离子及离子缺陷都可以参与离子导电过程[3]。……

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