5月21日，記者從中國科學院青島生物能源與過程研究所（以下簡稱青島能源所）獲悉，該所固態(tài)能源系統(tǒng)技術中心研究團隊利用熔融黏結技術，干法制備出具有出色柔韌性的超薄硫化物固態(tài)電解質膜，其優(yōu)異的力學性能、離子電導率以及應力耗散特性可有效抑制電池內部應力不均導致的機械失效。運用該方法制備出的一體化全固態(tài)電池具有優(yōu)異的界面穩(wěn)定性、長循環(huán)性能。研究成果以“熔融粘結干法制備具有超薄電解質的硫化物全固態(tài)電池”為題發(fā)表在《先進材料》上。
青島能源所研究團隊針對全固態(tài)電池干法制備過程中各組分分散不均問題，提出低壓力制備的熔融粘結策略。研究人員在粘流態(tài)下將低粘度的熱塑性聚酰胺（TPA）與硫化物Li6PS5Cl進行預混，進而熱壓成型，誘導TPA在硫化物顆粒間隙滲透，構建聚合物逾滲網(wǎng)絡，制備出兼具優(yōu)異的柔韌性、熱塑性、可彎曲性、拉伸性和較高離子電導率的超薄硫化物固態(tài)電解質膜。
“我們使用同步輻射X射線斷層掃描（SX-CT），對循環(huán)過后的對稱電池進行觀測，發(fā)現(xiàn)該超薄膜能夠有效抑制循環(huán)過程中因電極體積膨脹帶來的界面分離和電解質碎裂等問題，保持界面穩(wěn)定。這證明了在固態(tài)電解質內部構建完整的聚合物逾滲網(wǎng)絡，不僅有利于其薄層化，更有利于耗散電池運行過程中的不均勻內應力，降低機械失效風險。”青島能源所固態(tài)能源系統(tǒng)技術中心研究員崔光磊介紹說。
研究團隊以正極和薄層電解質的界面融合為策略，使用純硅負極，制備出一體化全固態(tài)電池。該種電池在478次充放電循環(huán)后容量保持率大于80%。研究團隊進一步提升該種電池的正極負載量，其能量密度超過370瓦時/千克，可充放電超過1600次，使用壽命超過10000小時。團隊運用該策略制備的高電壓（8.5V）雙極電池和軟包電池，進一步證明其實用價值和產(chǎn)業(yè)化潛力，對硫化物全固態(tài)電池的商業(yè)化具有重要意義，為全固態(tài)電池未來科學研究和工藝技術發(fā)展提供了有力參考。
5月21日，記者從中國科學院青島生物能源與過程研究所（以下簡稱青島能源所）獲悉，該所固態(tài)能源系統(tǒng)技術中心研究團隊利用熔融黏結技術，干法制備出具有出色柔韌性的超薄硫化物固態(tài)電解質膜，其優(yōu)異的力學性能、離子電導率以及應力耗散特性可有效抑制電池內部應力不均導致的機械失效。運用該方法制備出的一體化全固態(tài)電池具有優(yōu)異的界面穩(wěn)定性、長循環(huán)性能。研究成果以“熔融粘結干法制備具有超薄電解質的硫化物全固態(tài)電池”為題發(fā)表在《先進材料》上。
青島能源所研究團隊針對全固態(tài)電池干法制備過程中各組分分散不均問題，提出低壓力制備的熔融粘結策略。研究人員在粘流態(tài)下將低粘度的熱塑性聚酰胺（TPA）與硫化物Li6PS5Cl進行預混，進而熱壓成型，誘導TPA在硫化物顆粒間隙滲透，構建聚合物逾滲網(wǎng)絡，制備出兼具優(yōu)異的柔韌性、熱塑性、可彎曲性、拉伸性和較高離子電導率的超薄硫化物固態(tài)電解質膜。
“我們使用同步輻射X射線斷層掃描（SX-CT），對循環(huán)過后的對稱電池進行觀測，發(fā)現(xiàn)該超薄膜能夠有效抑制循環(huán)過程中因電極體積膨脹帶來的界面分離和電解質碎裂等問題，保持界面穩(wěn)定。這證明了在固態(tài)電解質內部構建完整的聚合物逾滲網(wǎng)絡，不僅有利于其薄層化，更有利于耗散電池運行過程中的不均勻內應力，降低機械失效風險。”青島能源所固態(tài)能源系統(tǒng)技術中心研究員崔光磊介紹說。
研究團隊以正極和薄層電解質的界面融合為策略，使用純硅負極，制備出一體化全固態(tài)電池。該種電池在478次充放電循環(huán)后容量保持率大于80%。研究團隊進一步提升該種電池的正極負載量，其能量密度超過370瓦時/千克，可充放電超過1600次，使用壽命超過10000小時。團隊運用該策略制備的高電壓（8.5V）雙極電池和軟包電池，進一步證明其實用價值和產(chǎn)業(yè)化潛力，對硫化物全固態(tài)電池的商業(yè)化具有重要意義，為全固態(tài)電池未來科學研究和工藝技術發(fā)展提供了有力參考。
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