锂离子电池为出现这些单词的设备供电。从手机、笔记本电脑到电动汽车，锂离子电池对现代世界的技术至关重要——但它们也可能爆炸。锂离子电池包括带负电荷和正电荷的电极，以及用于传输离子的电解质，其性能取决于其组件的局限性。
液体电解质在高温下具有潜在的挥发性，其效率可能受到其他成分的不均匀性和不稳定性的限制。
研究人员正致力于开发更安全、更高效的固体电解质电池，这是对目前大多数商用电池中传输离子的液体电池的重大改变。清华深圳国际研究生院材料研究所深圳全固态锂电池电解液工程研究中心的一个团队表示，挑战在于每种固态材料的优点和缺点一样多。
为了解决这个难题，研究人员将两种主要的固态候选者——陶瓷和聚合物——结合成一种新的复合电解质。
他们的研究结果发表在《能源材料与设备》杂志上。
“复合固态电解质由于其作为无机电解质和聚合物电解质的综合优势而受到了极大的关注，”清华深圳国际研究生院的共同第一作者俞媛说。“然而，由于聚合物基体和陶瓷相之间的空间电荷层，传统的无机陶瓷填料对复合固态电解质离子电导率的增强作用有限。”
无机陶瓷电解质具有高导电性，但当与另一种固体接触时，它们会产生电阻，而且合成起来很复杂。
聚合物电解质更容易生产，更灵活，与电极一起工作更好，但它们在室温下的导电性太低，无法用于商业应用。袁教授表示，将两者结合起来，将会产生一种更容易合成的高导电性、柔性电解质。然而，实际上，当混合时，复合固态电解质在其组成部分之间有一层分离，称为空间电荷层，这限制了它们的导电性。
为了纠正这一点，研究人员使用了钽酸锂，它的晶体结构使其具有独特的光学和电学特性，作为一种功能性填充物来减轻空间电荷层。陶瓷离子导体材料是铁电的，这意味着当施加电流时，它可以反转电荷。
“填充物不仅减轻了空间电荷层，而且还提供了额外的锂离子传输途径，”清华深圳国际研究生院的共同第一作者陈利坤说。
研究人员通过实验证明，钽酸锂填料缓解了锂离子在聚合物-陶瓷界面上传输的瓶颈，导致锂离子在电解质中移动的数量和速度都增加了。
研究人员说，结果是一种具有高导电性和长循环寿命的电解质——指的是离子在充电和放电循环中通过电池的频率——即使在低温下也是如此。
Yuan说:“这项工作提出了一种设计具有铁电性和离子导电性的集成陶瓷填料的新策略，以实现先进固态锂金属电池复合固体电解质的高通量锂离子传输。”“我们的方法为复合固态电解质的功能性陶瓷填料的设计提供了思路，可以有效地提高离子导电性和电池性能。”
更多信息:Yu Yuan et al .， pvdf基复合固态电解质的串联电导率和铁电性功能LiTaO3填料，能源材料与器件(2023)。引文:桥接最好的电解质世界，以获得更好的锂离子电池(2023,11月3日)2023年11月3日检索自https://techxplore.com/news/2023-11-bridging-electrolyte-worlds-lithium-ion-battery.html本文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
