加拿大滑鐵盧大學開發出一種新型固態電解質

鑒于高安全性和更高的能量密度，全固態鋰離子電池越來越引起科學家們的興趣。加拿大滑鐵盧大學(University of Waterloo)的研究人員發現了一種各方面性能都優越的新型固體電解質。這種電解質由鋰、鈧、銦和氯組成，對鋰離子的傳導性很好，但對電子的傳導性很差。這種組合對于制造高性能全固態電池(經過4 V以上100次循環或中壓數千次循環保持容量基本不變)至關重要。電解質中的氯化物對于維持4 V以上的穩定操作是關鍵，也表明與目前的鋰離子電池主流的正極材料很匹配。

離子傳導性的關鍵在于電極材料網狀結構中一種被稱作尖晶石的化合物。研究人員必須對兩種相互矛盾的需求加以平衡——尖晶石擁有盡可能多的離子負載能力，同時也要留有讓離子通過的空間。根據教授Linda Nazar的解釋，理想的情況為：尖晶石結構中一半的位置被鋰占據，而另一半空置。但這實現起來很困難。除了具有良好的鋰離子傳導性外，還需要確保電子不會輕易地通過電解質，從而觸發高壓分解，這也是這種固體電解質的另一個優勢。目前尚不清楚為什么這種電解質的電子傳導性低于許多之前的報道，但這一現象有利于在正極材料與固態電解質之間形成清晰的界面，這也是不論正極活性物質負載量多少，電池性能也能保持穩定的主要原因。

[靳愛民摘譯自ScienceDaily，2022-02-14]