全固态锂离子电池用硫化物电解质研究进展

全固态锂离子电池用硫化物电解质体系具有离子导电率高、制备方法简易、延展性良好和电化学性能稳定等优点,但距离大规模应用仍有一定难度。综述全固态锂离子电池硫化物电解质的研究现状,介绍包含玻璃态、玻璃陶瓷态和晶态等类型的电解质种类,列举硫化物固态电解质的常见制备方法,总结现有的正极与电解质界面、负极与电解质界面以及电解质自身稳定性等问题及相关解决方案。对硫化物电解质在全固态锂离子电池的应用前景作出展望。

固态电解质电池的研发、应用与发展

固体电解质的发展历史可以追溯到20世纪初,固体电解质和液体电解质都是电解质。固体电解质最早称为快离子导体,其离子电导率达到10-2S/cm以上,离子迁移数高达0.99。另外,离子迁移活化能要足够小,才能保证不必要的损失。在一般条件下,若离子电导率能达到10-2S/cm,电解质在此条件下就可以发挥使用。固体电解质主要包括无机和有机的,无机的离子导体具有一定的晶体结构,而有机的固体电解质是通过有机分子链的运动来推动离子迁移。

卤化物电解质专利现状

全固态锂离子电池的结构包括正极、固态电解质和负极。其中固体电解质在传导锂离子的同时,也起到了隔膜作用,可以阻止电子传输。固态电解质作为固态电池区别于传统液态电池的核心部件,是固态电池发展的技术重点。全固态锂电池的电解质材料很大程度上决定了固态锂电池的各项性能参数,如功率密度、循环稳定性、安全性能、高低温性能以及使用寿命等。

复方聚乙二醇电解质散(Ⅰ)致胃肠道反应和电解质紊乱1例

肠镜检查作为一种筛检结直肠和远端回肠末端疾病的工具,在临床应用广泛。研究[1]表明,结肠镜检查结果和检查前患者的肠道准备情况有密切关联,肠道准备不佳,不仅会对检查效果及治疗情况造成不利影响,还可能引起严重并发症。我院收治服用复方聚乙二醇电解质散剂(Ⅰ)行肠道准备导致严重电解质紊乱1例,现报道如下。

韩国首尔大学开发氯化锂固态电解质电池

由韩国首尔大学基础科学研究所(IBS)纳米粒子研究中心Kang Kisuk教授领导的研究小组宣布,下一代固态电池取得重大突破。他们找到了一种基于氯化物的新型固体电解质,这种氯化物具有极高的离子电导率,或许有利于开发更高效的电池。目前采用液体电解质的商用电池最大的问题是容易起火或爆炸,因此,开发不易燃的先进固体电解质技术尤为重要。

固态电解质的国内外研究进展

固态电解质表现出的高安全性、高能量密度等优点,被认为是下一代最具前景的关键储能技术之一。基于以往国内外相关研究,梳理和评述了无机固态电解质、聚合物固态电解质和固态复合电解质的研究进展,通过廓清固态电解质国内外的研究脉络,旨在为全固态电解质和全固态电池的研究设计提供有价值的建议。

水系锌离子电池宽温域性能的电解质改性策略研究进展

在资源短缺、能源需求倍增的当今世界,水系锌离子电池(AZIBs)作为一种大规模储能技术以其具有高安全性、低成本、高容量和快速充放电等优势脱颖而出。随着对能源多元化应用场景的增加,AZIBs被开发并应用于多种极端环境。然而,电池中的自由水分子会引发一系列的不良反应,导致电池出现容量下降和寿命缩短的问题。在低温条件下,溶剂水的冻结会引起AZIBs的离子电导率降低、电荷转移阻抗增加,导致电池速率性能下降。在高温条件下,溶剂水的快速蒸发会产生气泡和气体膨胀,水诱导的副反应加剧,同时电极材料也会出现腐蚀和溶解,从而影响电池寿命。针对这些挑战,在这篇综述中,分别总结了针对水系锌离子电池在高温与低温下的研究进展,提出了适用于低温、高温以及同时适用于高低温的电解质策略,重点研究了高浓度电解质、凝胶电解质、电解质添加剂和共晶电解质降低电解质凝固点、提高低温电化学性能的机理,并对进一步提高水系锌离子电池的宽温域性能和工业应用进行了展望。

纳米石榴石固体电解质粉体在聚合物电解质中的均匀分散

固态锂电池(SSLBs)因采用金属锂负极和固体电解质,具有提高能量密度和安全性的潜质。固体电解质作为固态锂电池的关键材料,对电池性能有重要影响。其中,聚合物-石榴石型复合固态电解质因结合了聚合物电解质的易加工性以及石榴石电解质的热稳定性和高离子电导率的优点,在固态电池规模化制造中具有良好的应用前景。然而,由于纳米固体电解质粉体的表面能高、与有机物的界面兼容性差,导致纳米锂镧锆氧颗粒在聚合物基体中容易发生团聚,进而导致复合电解质的离子电导率降低。本工作引入硅烷偶联剂3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)对Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)(LLZTO)的表面进行改性,旨在改善LLZTO颗粒在溶剂和聚合物基体中的分散性。LLZTO纳米颗粒表面的羟基与GPTMS分子反应形成共价键,在颗粒表面形成一层厚度约5 nm的GPTMS修饰层。GPTMS中具有亲脂性的环氧基团,使改性后的LLZTO纳米颗粒(LLZTO@GPTMS)在有机溶剂中均匀分散。粒度分布实验表明,LLZTO纳米颗粒的分散性与溶剂的极性呈正相关。采用均匀分散的LLZTO悬浮液,制备的PEO:LLZTO复合电解质的室温离子电导率可以达到2.31×10^(-4)S·cm^(-1)。使用优化后的PEO:LLZTO@GPTMS电解质组装的锂对称电池以及以LiFePO_(4)(LFP)为正极、金属锂为负极的SSLBs均表现出更长的循环寿命。此外,GPTMS的修饰有助于LLZTO纳米颗粒在聚乙烯(Polyethylene,PE)隔膜上的均匀涂覆。采用LLZTO@GPTMS涂覆PE隔膜的LFP|Li电池比采用未修饰LLZTO涂覆PE隔膜的电池展现出更优异的循环稳定性。结果表明,GPTMS能够有效提高LLZTO纳米颗粒在有机溶剂和聚合物基质中的分散性,对其他有机-无机复合材料体系具有指导意义。

阻燃聚合物电解质高稳定锂负极界面研究进展

为高效发挥阻燃聚合物电解质所具备的轻质、柔性、固-固界面相容性好等优势,推动电化学能源存储体系向安全可靠的全固态转型,基于锂离子(Li^(+))配位团簇结构复杂等特点,分析分子间通过竞争作用调控阻燃聚合物电解质衍生的固体电解质界面膜(SEI)所面临的挑战,综述国内外阻燃聚合物电解质高稳定性界面构筑、锂离子配位结构设计、离子输运机制、界面热稳定性等方面的研究进展,预测聚合物电解质内部分子间作用主导调控的Li^(+)配位结构在提高锂金属-电解质稳定性领域的应用前景,展望未来全固态锂金属电池中阻燃聚合物电解质的研究发展方向。研究结果表明:调控Li^(+)配位团簇结构是提高锂金属负极/阻燃聚合物电解质界面稳定性的关键。研究结果可为全固态锂金属电池实际应用提供界面设计参考。

聚合物基复合固态电解质填料研究进展

聚合物基固态电解质具有优异的稳定性、加工性和低成本,是实现全固态锂电池的理想电解质,然而低离子电导率严重阻碍了其应用。加入无机填料,构筑聚合物基复合固态电解质是提升离子电导率的有效策略。首先,讨论了聚合物电解质的离子传导机理及复合固态电解质组分间的协同作用。其次,从机械强度、电化学稳定窗口、离子电导率、锂离子迁移数四个方面阐述了填料的作用,并以惰性填料、活性填料、功能性填料为分类对近些年填料的研究进展进行了系统介绍,阐释了其物理化学性质对电解质性能的调控机制。最后,在总结现有研究结果的基础上,针对关键问题对未来的研究方向进行了展望。

硅烷基改性醚类电解质赋能高比能LiCoO_(2) ‖锂金属电池

为改善醚类电解质和高压正极之间的界面兼容性,将锂电池的能量密度提升至350 W·h·kg^(-1)以上,本研究设计合成一种新型含硅烷基团的醚类电解质(Si-PEO),组装扣式电池,进行电化学性能和微观组织形貌分析。研究结果表明,该电解质中的醚链段用来解离锂盐和传导Li^(+),硅烷链段可以改善电解质的氧化稳定性,使其在室温下具有1.25×10^(-5) S·cm^(-1)的离子电导率和较高的电化学窗口(4.46 V)。LiCoO_(2)|Si-PEO|Li电池在室温下以0.5 C的倍率循环100圈后仍能保持160.12 mA·h·g^(-1)的放电比容量,容量保持率高达96.45%。循环后LiCoO_(2)正极颗粒完整,无副反应产物堆积,表面生成一层均匀且富含无机成分的正极/电解质界面。此界面层可以使Si-PEO电解质和正极有着优异的热兼容性,改善了LiCoO_(2)‖Li电池的安全性能。

可充电氟离子电池电解质研究与应用

氟离子电池(FIB)是基于氟离子穿梭驱动的低成本新型储能系统,具有比锂离子电池(LIB)更高的理论能量密度,作为下一代可充电电池引起了学术界的广泛关注。然而,FIB仍处于早期开发阶段,需要解决许多技术问题。用于FIB的电解质要求具有高离子导电性,并需要满足在循环过程中对电极反应保持稳定的要求。综述了FIB研究过程中使用的固态和液态电解质,分析了基于不同电解质的电池的性能特征,为FIB电解质进一步的研究方向提供了参考。

复方电解质注射液(Ⅱ)与醋酸林格液对重症创伤患者早期液体复苏效果

目的 探讨对重症创伤患者输注不同平衡盐溶液后的液体复苏效果及预后情况,为临床急救液体复苏的液体选择提供参考。方法 选取急诊科行液体复苏的重症创伤患者作为研究对象。根据急诊液体复苏时输注的平衡盐溶液类型的不同,将患者随机分为试验组(n=100)和对照组(n=98)。试验患者给予输注复方电解质注射液(SF),对照组患者给予输注醋酸林格液(RA)。采集两组患者的肾损伤指标(血肌酐及尿素氮变化及30 d内肾脏主要不良事件)、血气分析指标(pH、剩余碱(BE)值、碳酸氢根(HCO-3)和血乳酸)、机械通气撤机时间、血管活性药使用时间、重症加强护理病房(ICU)住院时长、总住院时长及28 d内的生存率。结果 两组患者在伤后96 h内的血肌酐、尿素氮变化及30 d内肾脏主要不良事件发生率比较差异无统计学意义(P>0.05)。液体复苏早期(24 h内),试验组的pH、BE值、HCO-3及血乳酸与对照组比较能较快恢复到正常范围(P<0.05)。在重要临床结局(28 d生存率、机械通气撤机时间、血管活性药物使用时间、ICU住院时长和总住院时长)上两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论 与醋酸林格液比较,复方电解质溶液在重症创伤早期液体复苏过程中能较快纠正代谢性酸中毒,但这种生物化学上的优势并不能改善相关的临床结局。

锆基非晶合金电解质等离子体抛光工艺及废液处理

电解质等离子体抛光技术在非晶合金结构件的应用仍处于探索阶段,而且会产生含较高浓度的重金属和氟离子废液。为了提高锆基非晶合金结构件的表面质量以满足其使役性能,研究抛光时间、工作电压、硫酸铵浓度、初始温度、工件入水深度、阳极挂具材料等电解质等离子体抛光工艺参数对锆基非晶合金表面粗糙度、晶化情况的影响,并利用正交试验进行参数组合优化,对比不同参数对于表面粗糙度的影响显著程度。最后针对抛光后废液污染的问题,探究并配套合适的废液处理方案。结果表明:影响抛光后材料表面质量因素的显著程度为抛光时间>工作电压>初始温度>硫酸铵浓度,最优抛光工艺参数组合为抛光时间8 min,工作电压220 V,初始温度88℃,硫酸铵浓度为5%,此时表面粗糙度为0.103μm。经化学混凝沉淀法和离子交换树脂法组合工艺处理后,出水废液中的重金属和氟离子浓度均能达国家电镀污染物排放标准。研究成果可为电解质等离子体抛光在锆基非晶合金的实际生产提供工艺指导,有助于推广锆基非晶合金结构件的产业化应用,促进锆基非晶合金的大规模工业生产。

复方聚乙二醇电解质散致患儿过敏样反应2例分析

目的探讨复方聚乙二醇电解质散引起过敏样症状的不良反应,为研究复方聚乙二醇电解质散引起过敏的机制提供参考。方法对复方聚乙二醇电解质散同时导致同父同母姐弟2例患儿过敏样反应病例进行分析,检索同类文献病例,提出用药建议。结果2例患儿服用复方聚乙二醇电解质散后同时出现过敏样症状,停用该药,给予抗过敏治疗后症状逐渐消失,分析其因果关系,同时查阅国内外相关文献和病例报告,提示2例患儿出现该不良反应与复方聚乙二醇电解质散很可能相关。结论这2例复方聚乙二醇电解质散剂过敏反应呈家族聚集性,可能与特定基因位点相关,需进一步研究其与基因分子生物学的关联。提示肠镜操作前服用复方聚乙二醇散剂进行肠道清洁时有引起过敏反应风险,需告知患者尽量避免自行服用,如出现任何不适,应立即停药及时就医。

“双碳”背景下固态锂电池用硫化物固态电解质的发展趋势

随着我国实施碳达峰、碳中和战略,电动汽车和储能成为实施该战略的重要抓手。锂离子电池作为电动汽车和储能的核心技术,近年来取得极大发展。目前的锂离子电池主要采用液态电解质,其安全性及能量密度面临瓶颈,难以满足电动汽车和储能的应用需求。硫化物全固态锂电池采用无机硫化物固态电解质取代目前广泛应用的液态电解质,有望回避液态电解质易燃易爆的安全问题。同时,基于硫化物电解质的高离子电导率,使硫化物全固态锂电池表现出优异的倍率性能。本文从硫化物电解质的分类与结构入手,首先介绍了硫化物电解质的发展历史,然后讨论了玻璃态、晶体硫化物电解质的结构特点、离子传输机制与电化学性能,接着介绍了硫化物电解质的三种不同合成方法以及其获得的硫化物电解质的电化学性能,最后总结了硫化物电解质的空气稳定性、界面稳定性等决定其产业化应用的关键性能。本文拟为硫化物电解质下一步的研究方向提供建议,有利于促进全固态锂电池产业化应用及我国“双碳”战略目标实现。

液晶电解质在锂离子电池中的研究进展

液晶电解质作为新型电解质材料,具有高离子导电性、优异的力学性能和热稳定性等优点,成为近年来锂离子电池领域研究的热点之一。液晶电解质可以通过自组装形成柱状相、近晶相或双连续立方相等结构,为锂离子的传输提供高效的离子传输通道。综述了液晶电解质在锂离子电池中的应用及研究进展,主要包括液晶电解质的基本概念和在锂离子电池中的研究进展,主要从离子电导率、电化学稳定性和充放电循环这3个方面来叙述。最后,对液晶电解质在锂离子电池领域未来的发展进行了展望。

基于固态电解质膜的软包电池制备与初步表征

固态电池安全性高、可适应高比能正负极,是蓄电池发展的方向,但存在固相界面阻抗大、界面结构稳定性差等问题。为了快速评估固态电池技术在实用型蓄电池中的作用,本文采用流延法制备了在50℃下离子电导率为6.16×10^(-4)S/cm的固态电解质膜。以高镍三元为正极、石墨为负极,制备了质量为1.1214 g、容量为53.44 mAh的微型软包电池和容量为7252.8 mAh的大容量软包电池。微型软包电池实现了5 C高倍率的放电和150次循环,大容量软包电池在放电深度(DOD)为13.78%时,实现了439次循环充放电。以上结果说明固态电解质膜满足在锂离子电池中使用的要求,然而这些电池的界面构筑仍有不足之处。基于本文结果,通过对固态电解质膜材料、电池化成制度等进行改进,有望促进高性能电池的研发。

基于第一性原理的Zr掺杂Li_(3)PS_(4)固态电解质的性能研究

硫化物固态电解质是目前无机固态电解质的研究焦点之一。然而,当用于全固态电池时,硫化物固态电解质与电极材料的相容性较差,难以兼顾高电导率和高稳定性,因此通过元素取代或掺杂,以及结构调整来提高固态电解质的离子电导率获得了广泛的研究。基于第一性原理对Li_(3)PS_(4)进行Zr掺杂改性研究,研究思路即通过Zr掺杂取代Li原子,同时产生Li空位来增加锂离子的传输空位。通过计算Zr掺杂的Li_(3)PS_(4)的Li空位形成能,证明当Zr元素在Li_(3)PS_(4)晶体结构的Li_(2)位进行掺杂时具有较低的空位形成能,从而提高了Li_(3)PS_(4)固态电解质的结构稳定性。通过计算态密度和差分电荷密度,发现Zr掺杂可以改变其周围的电子态,不仅能提高Li_(3)PS_(4)的活性,还改善了Li_(3)PS_(4)的电化学稳定性。采用CI-NEB方法计算分析锂离子在Zr掺杂Li_(3)PS_(4)固态电解质体相中沿不同迁移路径的迁移能垒,发现锂离子沿Li_(2)→Li_(2)→Li_(2)路径进行迁移的迁移能垒最小,由此确定了锂离子在Zr掺杂Li_(3)PS_(4)晶体结构中的最优扩散通道。

全固态电池电解质研究进展及趋势分析

随着新能源汽车产业的快速发展,市场对锂离子电池提出了更高的要求,传统液态电解液的能量密度达到了瓶颈期。固态电解质不仅能有效解决锂离子电池的安全问题,而且兼具高能量密度、长寿命等特点,是目前新能源领域的研究重点。本文梳理了氧化物、硫化物、聚合物及卤化物固态电解质的发展现状,通过专利分析预测了固态电池技术发展趋势。总结固态电解质目前研究的方向,进一步展望了固态电池的未来发展前景,旨在为相关企业战略布局提供有价值的技术指引。