
美国加州大学圣地亚哥分校、圣巴巴拉分校和韩国LG新能源公司的研究人员提出了一种使硫化物固态电解质能在潮湿空气环境中加工的可逆表面修饰方法,能够显著提升电解质性能,为硫化物固态电池的实用化生产提供了新途径。

氢能作为一种清洁能源,由于其高能量密度和零排放特性,在全球能源转型中扮演着重要角色。传统氢能技术主要依赖于气态氢的存储和转换,但这种方法存在效率低下和安全隐患的问题。因此,科学家们一直在寻找更安全、高效的氢能存储和转换技术。氢基固态电池和燃料电池便是其中的重要研究方向。这些技术通过使用固态电解质,以固态形式存储和传输氢能,从而提高安全性和效率。然而,要实现这一目标,关键在于开发一种在室温下有效传输氢负离子的材料。

近年来,目光已经转为新的锂金属电池技术,但在其研究过程中,稳定性和安全性仍是一个挑战。然而,有一种新研发的固态电解质材料有可能解决这个难题。美国和加拿大的科研小组开发出一种新型锂基固态电解质(SSE)材料已经在实验中显示出很好的应用前景。

近年来,全固态锂电池(ASSLBs)因其固态电解质而非传统的液态电解质而备受关注。固态电解质具有许多优点,如更高的安全性、更好的能量和功率特性。然而,固态电解质的硬度导致其在阴极表面的润湿性较差,并且难以向阴极均匀供应锂离子,这导致了固态电池的容量损失。特别是在厚电池正极(例如毫米厚度的正极)中,这个问题变得更加明显。

电解质能够实现正负电极间的电荷传递、防止电池短路,是所有电池中不可缺少的部分。上个世纪90年代至今,“锂离子电池”实现了商品化,推动了电子产品、新能源汽车等飞速发展,其中的电解质材料主要为液态有机小分子。近年来,随着科技发展,大量设备对电池能量密度提出了更高要求。“全固态锂金属电池”具有高能量密度、高安全性等优点,有望成为下一代储能设备。但传统液态电解质存在易泄漏、易燃易爆等风险,无法用于“全固态锂金属电池”。聚合物电解质具备高(电)化学稳定性、可加工性等优势,被认为是实现“全固态锂金属电池”的关键材料之一。

过去二十年来,锂离子电池(LIBs)因为其在各种电子设备和车辆中的广泛应用而变得非常受欢迎。尽管锂离子电池对现代社会产生了革命性的影响,但这种技术也存在一些不可忽视的缺陷,包括锂的可获取性有限以及安全问题和环境问题。这促使全球科学家寻找替代电池技术,如水系电池。

随着公众对于新能源汽车日益增长的需求,除了电池容量衰减引起的里程焦虑外,一系列因电池安全问题造成的新能源车自燃事故严重影响了公众对于新能源车的消费信心,阻碍了新能源车的进一步推广应用。隔膜作为锂电池的关键部件之一,不仅防止了电池正负极的直接接触短路,还为锂离子转移提供了必要传输通道,直接影响着锂电池的循环性能表现。然而,传统聚烯烃类商用隔膜的熔点低、机械强度差,遇热时易收缩、在电池循环过程中易被锂枝晶穿刺,从而引发电池短路,甚至造成起火和爆炸。

中国科学技术大学马骋教授开发出一种新型固态电解质,其综合性能与目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相近,但成本不到后者的4%,适合进行产业化应用。相关研究成果日前发表在国际学术期刊《自然·通讯》上。

全固态锂电池可以克服目前商业化锂离子电池在安全性上的严重缺陷,同时进一步提升能量密度,对新能源车和储能产业是一项颠覆性技术。但是,由于全固态锂电池的核心材料—固态电解质—难以兼顾性能和成本,目前该技术的产业化仍面临巨大阻碍。

日本大阪公立大学(Osaka Metropolitan University)的研究人员在室温下使全固态电池关键材料Li3PS4高温亚稳态相处于稳定状态,从而在室温下实现超高离子电导率。

橡树岭国家实验室 (ORNL) 的研究人员开发了一种新的压制方法,与传统加工的具有更多空隙的材料相比,该方法可生产出更均匀的固体电解质。该材料可以集成到电池系统中,以提高稳定性和倍率性能。

中国科学技术大学姚宏斌课题组、李震宇课题组与浙江工业大学陶新永课题组合作,设计开发出镧系金属卤化物基固态电解质新家族,实现了无任何电极修饰且室温可运行的全固态锂金属电池。相关研究成果论文4月5日发表于《自然》。

近日,中国科学技术大学姚宏斌课题组、李震宇课题组与浙江工业大学陶新永课题组合作,设计开发出镧系金属卤化物基固态电解质新家族LixMyLnzCl3(Ln为镧系金属元素,M为非镧系金属元素)。得益于镧系金属元素的低电负性,以及金属氯化物良好的耐氧化性和可变形性,镧系金属卤化物基固态电解质可直接与锂金属负极和三元正极匹配,实现无任何电极修饰且室温可运行的全固态锂金属电池。

利用固态电解质可显著提升高能量密度锂金属电池的安全性能,无机/有机固态电解质具有柔韧性好和界面接触阻抗低等优点,是最具规模化应用潜力的固态电解质之一。然而,复合固态电解质的低离子电导率还无法满足固态锂金属电池的实际应用要求。