離子液體助力高能量密度固態(tài)鋰電池_離子液體定義_默尼離子液體

鋰離子電池(LIBs)因其高能量密度、高功率密度、長循環(huán)壽命和廣泛適用性而備受關(guān)注。然而，傳統(tǒng)LIBs的安全性問題是制約其進一步應(yīng)用的關(guān)鍵因素，特別是液態(tài)有機電解質(zhì)易燃、易熱失控和易降解。相比之下，固態(tài)電解質(zhì)(SSE)因其不易燃、熱穩(wěn)定性好等特點，有望用于提高電池的安全性和使用壽命，這使得固態(tài)鋰電池(SSLB)成為研究熱點。

制造高能量密度的SSLB主要有兩種方法：一是降低SSE層厚度，以減少非活性組分從而提升電池能量密度；二是增加正極厚度，以提高活性材料負載量。然而，SSE仍面臨機械強度不足、厚度過大、離子電導(dǎo)率低、與電極界面接觸差等問題。同時，厚正極中離子傳輸路徑不足，導(dǎo)致電荷轉(zhuǎn)移動力學(xué)緩慢、電池性能下降。

針對上述問題，來自臺灣陽明交通大學(xué)的張仍奎等人研發(fā)了一種由多孔聚乙烯作為支撐體的厚度僅為18 μm的復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)(CSE)，在其中引入石榴石型氧化物，LLZGO (Li_6.25La₃Zr₂Ga_0.25O₁₂)，和離子液體添加劑，N-丙基-N-甲基吡咯烷鎓雙(氟磺酰)亞胺(PMP-FSI)，以協(xié)同提高離子電導(dǎo)率和界面相容性。本研究開發(fā)了一種集成離子液體、石榴石型氧化物與聚合物支架的厚度僅18 μm的超薄CSE，實現(xiàn)了高離子電導(dǎo)率與優(yōu)異的界面穩(wěn)定性，同時構(gòu)建了兼具LLZGO與離子液體的高質(zhì)量負載復(fù)合正極。該協(xié)同設(shè)計使SSLB展現(xiàn)出高倍率性能與長循環(huán)壽命，為高能量密度、高安全性固態(tài)電池的實用化提供了有效策略。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1002/smll.202503865

原文作者：

Tzu-Yu Kuo, Jagabandhu Patra, Cheng-Chia Chen, Chun-Chen Yang, Chien-Nan Hsiao, Tsai-Fu Chung, Chung-Jen Tseng, Rajendra S. Dhaka, Chien-Te Hsieh, Ju Li, and Jeng-Kuei Chang

DOI: 10.1002/smll.202503865