3)4V 的阴极材料让固态电池的能量密度达到了实用的程度,接着针对类似的散装电池展开了大量的研究;这些电池不光能量密度高,性能也特别出色。在存储温度达到 60°C 的情况下,自放电几乎可以忽略,而且循环性能很棒。之所以有这些优点,是因为单离子传导阻止了副反应的出现。
5、硫化物固体电解质系统中的纳米离子
1)硫化物固态电解质因为硫化物离子有着高极化率,所以离子电导率很高。但是,一旦硫化物电解质跟高压阴极凑一块儿,锂离子那种弱吸引力就成了短板,特别是像 Li1-xCoO2 这类高压阴极材料。
2)在构建固态锂电池时,用石墨阳极和 LiCoO2 阴极,硫化物电解质的电导率能有 10^-3 S 厘米^-1 。这时,速率限定步骤不是在电解液里了,而是在 LiCoO2/硫化物电解质界面电阻大的地方。说白了,因为速率被电阻管着,哪怕硫化物固态电解质电导率挺高,功率密度还是很低。
3)离子导体在跟不同种类离子导体的界面或者表面那里,会呈现出异样的离子传导这种情况被叫做 。
4)因为高压阴极会让锂离子用光,所以硫化物电解质得跟高压阴极做好电子屏蔽来加以抑制。简单来说,把电子绝缘层插进界面,它就能当防止锂离子用光的缓冲层。而且,这缓冲层得有离子传导的能力,缓冲层里的阴离子得使劲吸引锂离子,免得阴极的高电位把缓冲层给耗尽了。
5)在上面图 8 里,这一理论就得到了印证:在对 LiCoO2 电极于 Li3.25Ge0.25P0.75S4 固态电解质中的倍率能力进行比较时,LiCoO2 原本的倍率能力不用改。但是,要是 LiCoO2 电极涂上了 Li4Ti5O12 缓冲层,或者是那种具有自组织核壳结构的 LiAl0.08Co0.92O2 电极,它的倍率能力就会明显提高;差不多的情况是,在各类系统里,依靠运用不同种类的缓冲层材料或者高压氧化物阴极,也能看到功率密度有变好。就像,涂了 Li4Ti5O12 的 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 电极有着很棒的速率性能,在 10 mA cm^-2 的高倍率放电时能给出 110 mAh g^-1 的高容量。
到现在为止,对固态锂电池的研究始终致力于达到跟传统液体系统差不多的电池性能,也有了很突出的成绩。
但是呢,电池行业对于更高能量密度的需求是越来越大了,特别是要做到没有内燃机的电动汽车,这在传统液体电解质系统里从来没达成过;有意思的是,虽说可充电电池的能量密度主要取决于电极材料,不过固态电解质有望在研发高能量电池时起到重要作用。因为固态电解质燃烧性更低,把锂离子电池安全性的问题给解决了。这能让安全机制变简单,还能减少因确保安全所采取的措施而降低的能量密度。
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