高安全锂离子电池复合集流体的界面强化

面向高能量密度电池的高比容量三元正极材料的应用,使锂离子电池更容易发生热失控,这不仅降低了其安全性,也限制了锂离子电池的进一步发展。如何在提高能量密度的同时保证电池的安全性是亟待解决的问题。以绝缘高分子薄膜为支撑基材,两侧沉积金属层得到了具有夹芯结构的铝复合集流体能有效保证电池在针刺条件下的安全性,且更轻的复合集流体的使用能进一步提高电池能量密度。但高分子基材与铝金属层之间界面结合力较差,这会导致复合集流体在高温电解液浸泡中发生脱层现象,从而影响其在电池中的使用。本研究采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为支撑基材,通过在铝金属镀层与高分子基材之间引入氧化物中间层,有效地增强了金属与高分子基材之间的界面结合力,提升复合集流体的电解液兼容性。此外,复合集流体良好的机械性能使其能很好地兼容现有的电池制备技术,利用其制备的软包电池表现出与使用传统铝箔为集流体的电池相当的电化学性能。进一步的针刺测试表明,复合集流体能有效阻止锂电池在针刺过程中的热失控,显著改善了电池的安全性能。

二次电池研究进展

能源的存储和利用是当今科学和技术发展中的重大课题之一,尤其是作为高效的电能/化学能转化装置的二次电池相关技术一直是科学家研究的热点领域。在此背景下,本文较为系统地介绍目前二次电池的重要研究进展,将从二次电池的发展历史引入,再到其相关的基础理论知识的介绍。随后较为详细地讨论当前不同体系的二次电池及相关应的关键材料的研究进展,涉及到锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池、锌离子电池、钙离子电池、铝离子电池、氟离子电池、氯离子电池、双离子电池、锂-硫(硒)电池、钠-硫(硒)电池、钾-硫(硒)电池、多价金属-硫基电池、锂-氧电池、钠-氧电池、钾-氧电池、多价金属-氧气电池、锂-溴(碘)电池、水系金属离子电池、光辅助电池、柔性电池、有机电池、金属-二氧化碳电池等。此外,也介绍了电池研究中常见的电极反应过程表征技术,包括冷冻电镜、透射电镜、同步辐射、原位谱学表征、磁性表征等。本文将有助于研究人员对二次电池进行全面系统的了解与把握,并为之后二次电池的研究提供很好的指导作用。