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决定专注于固体陶瓷电解质

发布时间:2019-06-19

我们决定专注于固体陶瓷电解质。与锂离子电池中的常规可燃电解质相比,它们在提高安全性和能量密度方面显示出巨大潜力,”Yang说。“我们对可充电固态锂电池特别感兴趣,因为它们是下一代储能的理想选择。”


没有万能锂电池大多数固体电解质是陶瓷,因此不易燃,消除了安全问题。此外,固体陶瓷电解质具有高机械强度,实际上可以抑制锂枝晶生长,使锂金属成为电池阳极的涂层选择。然而,大多数固体电解质对Li不稳定,它们容易被锂金属腐蚀并且不能用于电池中。


“锂金属对于提高能量密度是不可或缺的,因此我们能够将其用作固体电解质的阳极至关重要,”该论文的主要作者,应用物理与应用数学系的博士后研究科学家QianCheng说。“为了使这些不稳定的固体电解质适应实际应用,我们需要开发一种化学和机械稳定的界面,以保护这些固体电解质免受锂阳极的影响。界面不仅必须是高度电子绝缘的,还必须是离子导电的。为了输送锂离子,另外,这个界面必须超薄,以避免降低电池的能量密度。”


为了应对这些挑战,该团队与布鲁克海文国家实验室和纽约城市大学的同事一起工作。他们沉积5~10nm氮化硼(BN)纳米薄膜作为保护层,以隔离锂金属与离子导体(固体电解质)之间的电接触,以及微量的聚合物或液体电解质渗透电极/电解质界面。他们选择BN作为保护层,因为它与锂金属在化学和机械上是稳定的,提供高度的电子绝缘。他们设计的BN层具有固有缺陷,锂离子可以通过该缺陷,使其成为一个优秀的分离器。此外,BN可以通过化学气相沉积容易地制备,以形成大规模(~dm水平),原子级薄(~nm水平)和连续薄膜。


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