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将奈米线添入固态电解质,降低锂离子电池易燃性

发布于2019-06-12 10:52:41,将奈米线添入固态电解质,降低锂离子电池易燃性,Kotoo科技新闻网(http://www.kotoo.com)
 

将奈米线添入固态电解质,降低锂离子电池易燃性

从手机、3C 产品到电动车或是大型储能电厂,锂离子电池可说是无处不在,为当今储能技术主流,但安全性质一直为人诟病,因此不少科学家试图找出各式解决办法。根据美国化学学会期刊《Nano Letters》,科学家发现奈米线(nanowires)不仅可降低锂离子电池的易燃性,也可以增强电池性能。

离子透过电解质在电极两端移动,而传统的电池电解质是由盐与有机溶剂制成,为最成熟、使用最广泛的技术之一,但容易蒸发并可能引起火灾,因此研究人员已将目光转向固态电解质,并提出不少潜力选项。

其中聚合物电解质(Polymer electrolytes)为潜在生力军,具有稳定、便宜与可挠等优点,不过其同时存有较差的导电性与机械性质,还无法达成商业化。因此为提升该电解质竞争力,科学家想要借由增加化合物排列来增强电解质。

中国浙江工业大学材料科学家陶新永及其团队便制造出硼酸镁(Mg2B2O5)奈米线,由于该材料具良好机械性能和导电性,还是一种无污染、低毒性的阻燃剂,可提升防火碳层的稳定性,于是团队想将硼酸镁奈米线置于固态聚合物电解质中,研究该材料特质是否可为电池性能尽一分心力。

该团队将聚合物电解质与分别与 5%、10%、15% 跟 20% 重量的硼酸镁奈米线混合,发现奈米线可增强电解质导电性,且与没有加增奈米线的电解质相比,新型电解质可承受更多应力(stress),让电极表面更稳定。

团队指出,离子流动加速让电池导电率进一步提高,研究也发现该电解质不具易燃性。团队实际将新型奈米线电解质与磷酸铁锂(LiFePO4)阴极与锂阳极组合后,与旧有的电解质相比,倍率效能(rate performance)和循环容量也更高,在温度 50°C、40°C 与 30°C 跟 0.2C 放电倍率下,循环容量为 150、106 与 50mAh g-1。

不过研究人员也表示,虽然奈米线大大提升导电率与防火性,但仍无法在室温稳定运作,距离商业化还有一段距离,尚需要再持续研究。

  • Mg2B2O5 Nanowire Enabled Multifunctional Solid-State Electrolytes with High Ionic Conductivity, Excellent Mechanical Properties, and Flame-Retardant Performance

(本文由 EnergyTrend 授权转载;首图来源:pixabay)

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