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2021-11-17 点击量：413次
储能设备是现代人类进步的关键技术。由于锂电子二次电池具有工作电压高、循环寿命长、环境污染小等诸多优点，成为应用极为普遍的绿色化学能源。新一代高比能量锂离子电池是未来储能器件的发展方向，但是由于高能量密度锂离子电池因使用有机电解液而存在易漏液、着火、爆炸等一系列安全隐患，提升电池安全性便成为当下研究的重点。
近日，清华大学材料学院研究出了新型固态聚合物电解质取代传统有机电解液，成功地解决了这一难题。这种电解质具有高离子电导率、低电极/电解质界面阻抗、良好的机械强度，关于提升电池的安全具有十分重要的意义。
研究人员首先通过改进化学工艺构建了低阻抗的石墨电极/凝胶聚合物电解质界面。在此基础上将腈类在丁二腈全固态电解质（SEN）中原位聚合，这样使得电极与SEN之间保持良好的粘附性，明显降低了界面阻抗并使得聚合物电池呈现处良好的电化学性能。
其次，又将二缩三丙二醇二丙烯酯单体溶于碳酸酯基电解液配得前驱体溶液，制成纳米球基复合固态电解质（SiSE）。由于稳定、低阻抗的电极/固态电解质界面和SiSE对锂枝生产具有显著抑制用途，使用SiSE的固态锂金属电池表现出优越的循环性能和安全性。
SISE制备流程
再次，研究人员将含有氟代碳酸乙烯酯的醚类电解液吸入纳米球层制得准固态电解质。这种丰富的介孔结构可吸附多硫化物限制穿梭效应，使锂化硅-硫全电池的循环性能得到明显改善，并在短路条件下保持结构无损。
最后，采用原位方法设计了高安全性层次结构聚离子液体基固态电解质。该电解质同时具备高离子电导率，低电极/电解质界面阻抗和良好的机械强度，在锂离子和钠离子电池中均表现出优越的电化学性能。
该项研究成果不仅成功制备了准固态聚合物电解质，并且首次将聚离子液体材料的应用从锂离子电池扩展到钠离子电池，为新型储能器件的发展供应了良好的思路。作为我们日常生活中很常见的电池来说，现在的电池安全问题是至关重要的。电动汽车的铅酸电池的自燃，手机锂离子电池的充电爆炸等问题已经是有很多的案例了。锂离子电池于1991年首次由索尼公司商业化，几乎充斥了每一个21世纪的电动产品：手机、笔记本电脑、无线耳机和无绳电动工具等，更甚者是现在的电动汽车。
曾经有部分专家曾称电池起火的概率大概是千万分之一，远比你被闪电击中的几率低得多。人体被闪电击中的几率大约为一百多万分之一。但从身边发生的事实来看的话，真实情况并不是像某些专家说的那样。
假如电池的结构完整性遭到破坏或者存在一定的制造缺陷，例如2016年三星GalaxyNote7的制造缺陷，那么电池的稳定性及安全性就变得让人十分担忧了。这就是为何即使我们现在仍然使用包含锂离子电池的设备，我们仍然没有对电池的安全性是十足的信心。
但假如可以消除这一疑虑呢？假如能够使锂离子电池的安全性能变得十分可靠，即使发生灾难性的结构性故障，包括被子弹刺穿这种严重的结构性故障，也不会导致电池的自燃或者爆炸。这样的问题我想不止一个人想过，但是到底能不能实现呢？
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钜大特种锂离子电池工程研究中心是由东莞钜大电子有限公司兴建，并与中南大学、华南理工大学和东莞理工学院相关科研团队联合运营的特种锂离子电池产业化研发中心，研究中心秉持"以特殊环境、特殊用途和特殊性能的需求为导向，以产学研深度融合为创新驱动"的办院方针，力求满足用户独特的需要，从而为用户创造独特的价值。
