​提高锂离子电池性能的新型混合电解质，有助于建立可持续能源供应

商用电池中经常使用的锂离子电池 (LIB) 有助于当代 ITC 社会，包括电动汽车和智能手机。LIBs通过锂离子（Li-ion）在正极和负极之间来回不断地充电和放电，锂离子电解质充当离子的通道。



分别为照片（左）、扫描电子显微镜图像（中）和复合电解质结构示意图（右）

有机电解质，例如液态碳酸亚乙酯 (EC) 及其凝胶，由于其离子导电性和耐电压性，通常被用作锂离子电解质。然而，由于凝胶和液体是可燃的，因此需要转向更安全的聚合物固体电解质。



聚合物固体电解质，例如聚乙二醇 (PEG)，已被推荐作为抗冲击锂离子电解质。然而，基于 PEG 的聚合物电解质倾向于在室温附近结晶，导致锂离子电导率大幅下降至约 10-6 S/cm。



为了解决这个问题，研究团队设计了一种新型聚合物固体电解质，将具有许多微米孔的多孔聚合物膜和可光交联的聚乙二醇 PEG 基聚合物电解质集成在一起。



聚合物固体电解质实现了宽的电位窗口（4.7 V）、高的锂离子迁移数（0.39）和10-4 S/cm组的高锂离子电导率，相当于液体，并且足以满足现实世界的使用。



由于自然扩散，在电解质中移动的锂离子沿不同方向移动。该距离为许多 µm 到 10 µm，并且在电极之间并非始终呈线性移动，这是离子电导率下降的原因之一。



因此，在目前的研究中，通过将光交联 PEG 基固体聚合物电解质与微米级多孔膜相结合，可以增强其工作能力。



这种聚合物固体电解质表现出作为电解质的高性能及其在防止锂枝晶（枝晶晶体）发展方面的有效性，由于添加了多孔膜，锂枝晶会导致着火。实现安全、高性能的锂离子电池将有助于建立可持续能源供应。