• 固態電解質

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    固態電解質

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    固態電解質(SSE)是一種固體離子導體電解質,它是的特征分量固態電池。對于代替在鋰離子電池發現液體電解質,它可用于電能存儲(EES)中。主要優點是增加安全性,無有毒有機液體泄漏、低易燃性、不揮發、機械和熱穩定性、易加工性、低自放電率,可實現的更高功率密度和可循環性。這樣可以使用例如鋰實用設備中的金屬陽極,沒有液體電解質的固有限制。高容量的陽極和低的利用率還原電位,如鋰具有3860毫安g的比容量-1和還原電位-3.04 V相對于的SHE,在傳統的低容量石墨的取代(372毫安克-1)是實現更輕、更薄、更便宜的可充電電池的xxx步。此外,這允許達到重量和體積能量密度、足夠高,可以在電動汽車中每次充電達到500英里。盡管具有可觀的優勢,但仍然存在一些局限性,阻礙了SSE從學術研究向大規模生產的過渡,但是許多汽車OEM(豐田、寶馬、本田、現代)希望將這些系統集成到可行的設備中并實現可靠的商業化到2025年基于電池的電動汽車。

    固態電解質

    固態電解質的屬性

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    為了設計具有最佳性能的SSE,必須滿足幾個屬性:

    • 可以通過電化學阻抗譜(EIS)分析測得的高離子電導率(至少高于10?-4?S cm?-1
    • 可以通過計時電流分析法(CA)和EIS分析的結合來測量高離子遷移數(最接近1)
    • 可通過線性掃描伏安法(LSV)或循環伏安法(CV)測量的寬電化學穩定性窗口(ESW)(至少4-5 V?)
    • 可以通過傳統的拉伸試驗測得的高機械強度(至少數十MPa)
    • 與電極材料的高相容性,可以通過連續幾天重復進行的EIS分析來測量。

    固態電解質的分類

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    SSE具有與傳統液體電解質相同的作用,它們分為全固態電解質和準固態電解質(QSSE)。全固態電解質還分為無機固體電解質(ISE),固體聚合物電解質(SPE)和復合聚合物電解質(CPE)。另一方面,QSSE也稱為凝膠聚合物電解質(GPE),是一種獨立的膜,其中包含固定在固體基質內部的一定量的液體成分。通常,術語SPE和GPE可以互換使用,但它們的離子傳導性卻大不相同機理:SPE通過與聚合物鏈的取代基相互作用來傳導離子,而GPE主要在溶劑增塑劑中傳導離子。

    全固態電解質

    全固態電解質分為無機固態電解質(ISE),固態高分子電致發光(SPE)和復合高分子電解質(CPE)。它們在室溫下為固體,并且離子運動在固態下發生。它們的主要優點是可以完全去除任何液體成分,從而xxx提高了整個設備的安全性。主要限制是與液體同類產品相比離子電導率往往要低得多。

    準固態電解質

    準固態電解質(QSSE)通常與SPE混淆,也稱為凝膠聚合物電解質(GPE),但它們具有截然不同的離子傳導機理:SPE通過與聚合物鏈的取代基相互作用來傳導離子,而GPE主要在溶劑或增塑劑中傳導離子。它們由在含有活性離子的溶劑中溶脹的聚合物網絡組成,因此它既具有固體的機械性能,又具有液體的高傳輸性能。通過使用與SPE相同的聚合物(例如PEO、PAN、PMMA、PVDF-HFP等),已研究了幾種具有多種聚合物主體的GPE,但合成孔隙率增加,從而易于分配低蒸發量像用作增塑劑的碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)。低分子量聚乙二醇(PEG)或其他具有高介電常數的醚或非質子有機溶劑(如二甲亞砜(DMSO)也可以與SPE基質混合。UV和熱交聯是將GPE直接與電極直接接觸以實現完美粘附界面的原位聚合的有用方法。

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    詞條目錄
    1. 固態電解質
    2. 固態電解質的屬性
    3. 固態電解質的分類
    4. 全固態電解質
    5. 準固態電解質

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