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复合固态电解质有哪些?

由于固态锂电池的发展需求,固态电解质的技术发展也在不断的进步,目前固态电解质都有哪些呢?层状聚合物-无机复合固态电解质、混合型聚合物-无机复合固态电解质、无机-液态复合固态电解质和框架材料-液态复合固态电解质。

固态电解质

1、层状聚合物-无机陶瓷复合固态电解质

由于无机陶瓷固态电解质与电极的界面接触性能较差,且容易发生副反应,导致界面阻抗大、稳定性差。虽然通过添加少量液态电解质或修饰界面可降低阻抗,但界面副反应仍难以彻底消除。采用柔性聚合物固态电解质与无机陶瓷复合,形成“三明治”型层状复合固态电解质可优化电极与电解质间的界面接触,同时消除副反应,稳定界面。

2、混合型聚合物-无机复合固态电解质

混合型的复合固态电解质是将高离子导电性的无机固态电解质颗粒分散至聚合物中制成。这种结构既可降低聚合物结晶程度又能实现锂离子在无机电解质中的迁移传导,从而大大提高复合固态电解质的离子导电率。

3、具有特定结构的混合型聚合物-无机复合固态电解质

将具有特定纳米结构(一维或三维等)的无机固态电解质与聚合物复合可为锂离子传导提供不间断的传输通道,可进一步提高该类复合固态电解质的离子导电率。

4、无机-液态复合固态电解质

向液态电解质中添加无机纳米颗粒可实现液态电解液向固态或准固态转化,在保证较高离子导电率的同时具备固态电解质的特点。特别是具有丰富孔道结构的无机纳米基体,可以通过物理吸附和化学键合实现液态电解液的固态化,形成锂离子传输通道。

5、有机框架化合物(MOF)–液态复合固态电解质

6、共价有机框架化合物(COF)-液态复合固态电解质

MOF、COF等框架材料具有丰富的孔道和可控化学结构,是制备复合型固态电解质的良好基体。通过官能团的调节,使电中性的框架材料显示出正电性或者负电性,从而直接或间接的对锂离子进行锚定,构筑锂离子传输通道。

近年来,固态电解质因高安全性和锂枝晶生长抑制等功能受到了广泛关注和研究。复合型固态电解质可以综合多种固态电解质的优点,提高固态电池的性能。通过精确控制复合固态电解质的组分和结构,可实现对其机械性能、离子导电率、界面稳定性等物理化学性能的调控。

尽管固态电解质领域的发展十分迅速,但是有关基本原理的探究和实际应用仍面临诸多挑战。因此,深入研究复合固态电解质中锂离子的传导机理、各组分间的协同作用及界面性质将对进一步提高复合固态电解质的性能提供引导。

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