基于局部高盐界面润湿策略构筑的固态金属锂软包电池
2021-03-08朱高龙赵辰孜袁洪南皓雄赵铂琛侯立鹏何传新刘全兵黄佳琦
朱高龙,赵辰孜,袁洪,南皓雄,,赵铂琛,侯立鹏,何传新,刘全兵,黄佳琦,*
1北京理工大学前沿交叉科学研究院,北京 100081
2深圳大学化学与化工学院,功能高分子深圳市重点实验室,广东 深圳 518000
3清华大学化学工程系,绿色化学反应工程与技术北京市重点实验室,北京 100084
4广东工业大学轻工化工学院,广州 510006
5深圳大学光电工程学院,光电子器件与系统(教育部/广东省)重点实验室,广东 深圳 518060
1 引言
随着二次电池应用越来越广泛,储能规模不断攀升,常规锂离子电池受其正、负极材料的能源化学原理限制,其能量密度已接近理论极限,难以满足快速发展的电子设备和新能源汽车市场对电池高能量密度的要求1-9。传统锂离子电池含有大量有机液态电解液,存在易泄漏、易腐蚀等问题,且极易带来燃烧、爆炸等安全隐患10,11。因此,高安全性、高能量密度储能电池是未来电池发展的必然趋势12-20。
固态电池以固态电解质(SSE)作为隔膜和离子通道,正极、负极、电解质均为固体,在冲击、穿刺、高温等极端条件下也难以发生爆炸,从而安全性大幅提升21-27。同时,SSE有望与高理论比容量的金属锂(3860 mAh·g−1)匹配,实现更高的能量密度1,23,28-34。目前已研发出多种在室温下具有高离子导率(大于10−3S·cm−1)的无机固态电解质材料35-39。目前极具前景的体系为硫化物类固态电解质和氧化物类固态电解质。氧化物类固态电解质空气稳定性高,但硬度较大,界面接触差,通过简单冷压后界面电阻较大21,40-44。硫化物类固态电解质硬度低,界面接触好,室温下离子导率可高达10−2S·cm−1,冷压后界面电阻低28,45-50,与以单质硫为代表的高比能正极匹配性好,可进一步构筑全固态电池51。……
