γ射线辐照交联原位固态化阻燃锂离子电池

电离辐射是一种高能辐射,其能量可以达到MeV级别,如此高的能量可以将原本稳定的分子或原子电离或激发,进而产生离子、自由电子、自由基等活性中间体引发共聚、接枝、交联等化学反应。本研究利用了强穿透性和极高能量的γ射线,辐照锂电池,使其由液态原位固化为凝胶态。探讨了相同辐照剂量的γ射线,对不同组分的前驱体溶液的固化程度、离子电导率、电化学窗口等的影响。利用静电纺丝,制备了含有聚磷酸铵阻燃剂的无纺布,将该阻燃多孔膜作为辐照前驱体溶液的基体,进一步为电池的安全性提供保障。结果显示,成功固化的凝胶电解质,其离子电导率可达2.5×10^(-4) S/cm。由拆解后锂片的扫描电镜图发现,原位固化的凝胶电解质对锂枝晶的生长具有一定的抑制作用。组装的磷酸铁锂半电池,室温0.05 C活化后0.5 C循环100圈,放电比容量保持在144.8 mAh/g,容量保持率为97.5%。采用高能γ射线原位辐照交联的固态化锂离子电池,具有不漏液、高离子电导率、阻燃、抑制锂枝晶等特点。本研究有助于推动动力锂离子电池的进一步产业化应用和发展。