目前市面上的鋰離子電池,其中的電解質都是液態電解質,工業化自動化程度高、導電效果也比較好,自然有很好的成績,然而也帶來易燃的安全性問題,現在科學家開發出新型固態電解質,300次充放電循環後仍保留超過90%的電池存儲容量。
由於液態電解質的安全性議題,科學家長期以來一直在尋找替代品,也有開發出使用聚環氧乙烷(PEO)的固態聚合物電解質,有著熱穩定度高、揮發性低以及不易燃燒等等優點,在交通工具上有著極大優勢,但好還可以更好,如果聚合物電解質在室溫下的離子電導率能再更高就好了。
而科學家通過交叉連接聚合物(cross-linked polymer)製成的固態電解質,則具有高離子電導度和穩定性,有望用於下一代鋰電池,新材料在300次循環後仍保留超過90%的電池存儲容量,是目前更安全的替代品。
根據發表在《PNAS Nexus》期刊的研究,Quanfeng Don固態電解質,開發的固態電解質,與其說是固態,實際上還有凝膠,設計併合成了由1,3-二氧五環 (DOL) 和季戊四醇縮水甘油醚(Pentaerythritol glycidyl ether,PEG)組成的交叉鍵接聚合物的固態電解質。
該聚合物具有3D網狀結構,室溫下離子電導率高達每厘米0.49毫西(millisiemens),遠高於現在常見的固態電解質。其鋰離子遷移數高達0.85。研究團隊表示,這或許是下一代高能量密度全固態鋰電池的不錯選擇。
根據TrendForce「新能源車固態電池發展分析」報告,目前的固態電解質依材料分為硫化物、氧化物以及聚合物三種技術路線,再依液態電解質重量占比分為半固態及全固態電池。考量對電動汽車、電動飛機在能量密度、充放電效率及安全的要求,固態電池的研究將會越來越多。
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