新型锂离子电池固态电解质
目前,大量的锂离子电池采用的是液态电解质,尽管这种锂离子电池得到了非常广泛的应用,但是其仍然存在成本高、能量密度低、充电时间长、使用周期短和安全性等问题,其中安全性是最严重的问题。例如,日本航空公司787梦想飞机的货仓爆炸是液态电解质和聚合物分离导致电极泄漏引起的燃烧。因此,采用固态电解质取代现有的液态电解质的研究非常重要。
在锂离子电池中,采用新的固态电解质和固体材料取代原有的液体电解质,不仅使锂离子电池的离子导电率得到提高,而且其安全性能也提高。因此,寻找低成本和环境友好型的新型固体电解质替代液态电解质成为研究热点。
提出了一种较好的固体电解质材料Li3PO4,其具有易制备、成本低、熔化温度高和与电极材料兼容性好等优点。Li3PO4由湿化学反应制备,室温下将LiOH和H3PO4按摩尔比为3∶1均匀混合,反应完全后,将熔融的混合物过滤蒸干,得到白色粉末。利用这种湿化学反应制备Li3PO4的方法简便,不需要高温试验,材料来源丰富,而且产生的废物Li3PO4具有可回收性。此外,采用中子散射和X射线衍射的方法观察白色粉末的晶体结构。结果显示,晶体结构属于低对称性的β-Li3PO4,其离子电导率大约为10-8S/cm。
研究结果表明,只需要一层固体电解质Li3PO4,就可以替代原有锂离子电池的隔膜和液态电解质,并改善锂离子电池的安全问题。丰富的原材料资源使得Li3PO4在实际应用中非常具有前景。
刊名:AIP Conference Proceedings(英)刊期:2016年第1710期作者:Evvy Kartini
编译:杜桂枝