半固态电解质改善锂硫电池

据称，A*STAR纳米生物实验室(NBL)的这一进展为锂硫电池在电子和储能应用中作为动力解决方案铺平了道路。

“世界上最高效的锂硫电池”即将推出

根据A*STAR的研究，固态电解质已经显示出提高锂电池安全性的潜力，但其不良的电极/电解质接触和有限的离子电导率导致了主要的电导率瓶颈和低性能。他们的研究结果发表在纳米能量。

NBL研究小组负责人Jackie Y. Ying教授说:“混合准固体电解质包括液体和固体成分，已经成为一种实用的折衷方案，可以在保持良好性能的同时获得更安全的电池。

“然而，固体组件的高电阻迄今为止限制了这种电池的性能。为了克服这个问题，我们重新设计了固体部件的微观结构。我们的解决方案消除了电解质泄漏，并且具有热稳定性和机械稳定性。”

据说，NBL研究小组设计了一种混合准固体电解质，由Li7La3Zr2O12 (LLZO)片制成的液体注入多孔膜组成。该团队还开发了一种新的一步工艺来制造用于构建电解质框架的LLZO片材。

选择LLZO是因为其离子电导率高，化学和电化学稳定性好。电解质的非刚性结构使其能够与电极保持良好的接触，并防止其在处理和电池组装过程中开裂。这就产生了性能更好、更安全的电池。据称，NBL的半固态电解质在很宽的电压范围内都很稳定，这使得它可以与不同的锂电池电极材料一起使用，包括高压阴极。

使用NBL新型电解质制成的锂硫电池显示出高容量、快速充放电能力和“有趣的多硫穿梭控制”，从而稳定了电池的性能。在测试中，该电解质在1.5 mg/cm2负载密度下获得了倍率性能(在1和2C时分别为~515和~340mAh/g)。A*STAR在一份声明中表示，这是锂硫混合准固体电池所能达到的最高性能之一。

“我们发现基于3D薄片的框架对于最佳电池性能至关重要，”应教授说。此外，我们的系统在极端温度下也表现出了出色的稳定性。这些结果说明了我们的薄片结构作为其他半固态锂电池框架的巨大潜力。”

NBL团队正在开发新型锂离子、锂硫和锂固态电池，以实现商业化。