锂电池中加入纳米线,会使得安全性能大大提高

来源:钜大LARGE    2018-04-28    点击量: 265
  当今社会从手机、笔记本电脑再到电动汽车,锂离子电池是推动日常生活的动力源。但近年来,它们也引起了人们对火灾的关注。为了开发更安全的电池,科学家们在ACS杂志纳米快报上报告说,增加纳米线不仅能增强电池的防火能力,还能提高电池的其他性能。
 
  在锂离子电池(LIBs)中,锂离子通过电解液在电极之间来回移动。传统的LIBs有一种由盐和有机溶剂制成的液体电解质,但它很容易蒸发,而且可能是一种火灾隐患。因此,研究人员已经把注意力转向固态电解质作为潜在的替代品。已经为固态电解质提出了几种选择,但大多数都不稳定,或者无法满足大规模的需求。聚合物电解质有潜力,因为它们稳定、便宜、灵活;但是它们的导电性和机械性能都很差。因此,科学家们已经添加了一系列化合物来增强电解质。新永陶和他的同事们以前制造了硼酸镁(Mg2B2O5)纳米线,具有良好的力学性能和导电性。他们想知道,当这些纳米线被添加到固态聚合物电解质时,这些特性是否也会被传授给电池。
 
  据报道该团队将固态电解质与Mg2B2O5纳米线的5%、10%、15%和20%混合在一起。他们观察到,纳米线提高了电解液的导电性,使它们比没有纳米线的电解液承受更多的压力。导电率的增加是由于离子通过电解液的速度加快而增加的。该小组还测试了电解液的可燃性,发现它几乎没有燃烧。当纳米线增强的电解液与阴极和阳极结合在一起时,就像在电池中一样,这种装置比没有添加纳米线的电池有更好的性能和更高的循环能力。
 
  Mg2B2O5纳米线支持多功能固态电解质,具有高离子导电性,优良的机械性能,阻燃性能,
 
  高离子导电性,令人满意的机械性能,以及广泛的电化学窗是固态锂离子电池(SSLIBs)中使用的复合电解质的关键因素。基于这些考虑,我们制造了Mg2B2O5纳米线(环氧乙烷)(PEO)的固态电解质(藓类)。值得注意的是,这些电子具有增强的离子导电性和一个大型的电化学窗口。提高的离子传导性是由于PEO链的改进运动和在Mg2B2O5和PEO-LiTFSI之间的界面上增加的Li迁移途径。此外,Mg2B2O5和二氧化硫在TFSI——阴离子之间的相互作用也有利于提高导电性。此外,含有Mg2B2O5纳米线的金属丝展示了其机械性能和阻燃性能,这些都优于原始的PEO-LiTFSI电解液。当这些多功能与生命po4阴极和锂金属阳极配对时,SSLIBs显示出更好的性能和更高的循环能力,150,106,和50mAh,在50、40和30C下的0。2C。采用Mg2B2O5纳米线的策略,提供了具有高离子导电性、优良的力学性能和阻燃性能的多功能SSLIBs的设计准则。
 
  清洁的电动能源将会成为未来的发展方向,所以人们也在努力的开发更好的新型材料来推动这个发展,如石墨烯与纳米银线混合所制成的涂石墨烯铝箔用在锂电池上,也大大提高了,锂电池的存储量与续航性,让电动车或者手机电脑都不在局限于几小时就必须接桩电源来维持工作,轻薄的体积,让空间也得到极大的改变,不在是厚厚的电脑包或是笨重的手机,涂石墨烯铝箔的应用将使手机变得轻薄如纸,也不需要随时携带厚厚的电脑包,电动车也因为超强的存储量与续航能力,使得不需要在远行的路上忧愁充电站的地方。
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