新型鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)

目前，大量的鋰離子電池采用的是液態(tài)電解質(zhì)，盡管這種鋰離子電池得到了非常廣泛的應用，但是其仍然存在成本高、能量密度低、充電時間長、使用周期短和安全性等問題，其中安全性是最嚴重的問題。例如，日本航空公司787夢想飛機的貨倉爆炸是液態(tài)電解質(zhì)和聚合物分離導致電極泄漏引起的燃燒。因此，采用固態(tài)電解質(zhì)取代現(xiàn)有的液態(tài)電解質(zhì)的研究非常重要。

在鋰離子電池中，采用新的固態(tài)電解質(zhì)和固體材料取代原有的液體電解質(zhì)，不僅使鋰離子電池的離子導電率得到提高，而且其安全性能也提高。因此，尋找低成本和環(huán)境友好型的新型固體電解質(zhì)替代液態(tài)電解質(zhì)成為研究熱點。

提出了一種較好的固體電解質(zhì)材料Li3PO4，其具有易制備、成本低、熔化溫度高和與電極材料兼容性好等優(yōu)點。Li3PO4由濕化學反應制備，室溫下將LiOH和H3PO4按摩爾比為3∶1均勻混合，反應完全后，將熔融的混合物過濾蒸干，得到白色粉末。利用這種濕化學反應制備Li3PO4的方法簡便，不需要高溫試驗，材料來源豐富，而且產(chǎn)生的廢物Li3PO4具有可回收性。此外，采用中子散射和X射線衍射的方法觀察白色粉末的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示，晶體結(jié)構(gòu)屬于低對稱性的β-Li3PO4，其離子電導率大約為10-8S/cm。

研究結(jié)果表明，只需要一層固體電解質(zhì)Li3PO4，就可以替代原有鋰離子電池的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)，并改善鋰離子電池的安全問題。豐富的原材料資源使得Li3PO4在實際應用中非常具有前景。

刊名：AIP Conference Proceedings（英）刊期：2016年第1710期作者：Evvy Kartini

編譯：杜桂枝