维度网讯,华南师范大学(South China Normal University)研究团队开发出一种基于交联聚四氢呋喃(poly(tetrahydrofuran),poly(THF))的原位聚合固态电解质,使锂金属电池在保持高压性能的同时,能在-40°C至55°C的宽温区稳定运行。

固态电池被视为传统锂离子电池的替代方案,但多数固态聚合物电解质存在离子电导率低、与电极接触不良、高压稳定性有限等问题。现有的原位聚合聚醚电解质在与高压正极配合时也容易降解,影响电池寿命。
该团队通过原位聚合工艺,让电解质在电池内部直接形成。液态前驱体在固化前可与电极紧密接触,且兼容现有锂离子电池生产方法。研究团队用四氢呋喃(tetrahydrofuran)取代常用单体1,3-二氧戊环,使电解质氧化稳定性提升至4.9伏。乙二醇二缩水甘油醚(ethylene glycol diglycidyl ether)作为交联剂构建出三维结构,为锂离子运动提供额外路径,将室温离子电导率提升至3.3 mS/cm。二氟草酸硼酸锂(lithium difluoro(oxalato)borate,LiDFOB)兼具锂盐与引发剂功能,并在电极表面形成含氟化锂及硼-氧-氟化合物的保护性界面层,抑制副反应。
该电解质在与富镍NCM811和钴酸锂(lithium cobalt oxide)正极匹配的测试中,在4.5伏高截止电压下经数百次循环后容量损失极小,并可覆盖-40°C至55°C的工作温区。研究人员指出,该材料适用于电动汽车、电动垂直起降飞行器及电网级储能系统。
研究团队认为,该设计策略可进一步拓展至钠基及锂硫电池体系。相关成果已发表于期刊《eScience Energy》。
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