高能金属基电池固态电解质最新研究进展

锂电池在储能领域有着广泛的应用,但是现有的以石墨为负极的锂电池已经难以满足当代的需求,利用锂、钠、镁、铝等金属直接作为负极的金属基电池由于较高的容量获得了广泛的关注。但是现有的金属基电池仍面临许多问题,如枝晶的生长、不稳定的界面、不可控的副反应等,会导致电池容量损失较快、循环稳定性较差,甚至会产生安全隐患,限制了其商业化应用。产生这些问题的一个关键因素就是有机液态电解液的使用,发展新型固态电解质可以有效的解决上述问题,但是固态电解质也有其限制因素。

近日,浙江大学陆盈盈课题组与麻省理工学院魏姝娅博士在Advanced Energy Materials上针对固态电解质在金属基电池领域的最新进展发表了题为“Recent Progress of the Solid-State Electrolytes for High-Energy Metal-Based Batteries”的综述文章(DOI: 10.1002/aenm.201702657)。该综述客观的分析了固态电解质在高能金属基电池中的优势及存在的问题。根据固态电解质的物理化学性质,将固态电解质分为无机陶瓷、有机高分子聚合物、以及有机-无机复合材料,并系统的分析了各类固态电解质的优劣。根据目前高能金属基电池遇到的问题,提出了良好的固态电解质应具有的性质,如高的离子电导率、良好的界面相容性、可以有效抑制锂枝晶生长、化学剂电化学性质稳定等。同时,作者还提出了固态电解质的设计原则及其在一些新型电池体系,如柔性电池、透明电池、可拉伸电池中的应用。最后,作者对高能金属基电池固态电解质做了总结与展望。

相关论文发表于Advanced Energy Materials (DOI: 10.1002/aenm.201702657),第一作者为浙江大学直博生范磊与美国麻省理工学院魏姝娅博士,通讯作者为魏姝娅博士与浙江大学陆盈盈研究员。