结构搜索Structure Search

    全站搜索Search

    在线客服Online Support

  •  医药部客服  电子化学客服

    当前位置: 行业资讯

3D螺旋结构固态锂电池,电池界的未来?

2018-6-14

         近日,来自美国康奈尔大学的J.G. Werner等人[1]设计了一种3D螺旋结构多功能固态锂离子电池,极大的减少了电池内部的空间浪费,提升锂离子电池的能量密度。该研究成果已经以题为“Block copolymer derived 3-D interpenetrating multifunctional gyroidal nanohybrids for electrical energy storage”的文章发表于期刊“Energy & Environmental Science”。
 
3D螺旋结构固态锂电池,电池界的未来?

        传统锂离子电池的基本结构是二维结构,主要存在两个问题:非活性物质占比高,降低了电池的比能量;电池正负极与隔膜之间存在大量的孔隙,浪费内部空间,导致电池体积能量密度降低。在该项设计中,研究人员将正极和负极相互交织在一起,中间是一层纳米级别的固体电解质:
 
3D螺旋结构固态锂电池,电池界的未来?
 
负极——螺旋介孔碳(GDMC),具有低嵌锂电势、良好的导电性,以及大量连续、均匀分布的微孔。该研究中制得的GDMC微孔直径在40nm左右,孔隙率为63%,碳壁厚度大约为15nm,比容量约为220mAh/g;
固体电解质——聚合物电解质,具有安全性高、力学柔性、黏弹性和易成膜等诸多优点,被认为是下一代高能存储器件中最具潜力的电解质之一。Werner等人采用电聚合的方式在螺旋介孔碳的表面均匀的生成了一层不足10nm的聚苯醚聚合物电解质层。
正极——硫(S),考虑到聚合物电解质的电化学窗口和负极中微孔的直径,研究人员选择了硫作为电池的正极材料,并通过在电极中注入EDOT,原位聚合成为具有良好导电性的PEDOT,来解决S正极导电的问题。
 
        进行嵌锂之后,3D结构的锂离子电池最终完成。
 
        该固态锂离子电池,具备独特的3D螺旋结构,减少电池内部空间浪费的同时,提升了电池的重量能量密度和体积能量密度。虽然目前还存在诸多问题,但其仍然具有极大的优势,有望引领锂离子电池界的未来。
 
参考文献
 
[1] J. G. Werner, G. G. Rodríguez-Calero, H. D. Abruñ, et al. Block copolymer derived 3-D interpenetrating multifunctional gyroidal nanohybrids for electrical energy storage. Energy Environ. Sci., 2018,11, 1261-1270.
 
相关链接:EDOT
                    PEDOT
 
本文由苏州亚科科技股份有限公司编辑