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Science+Nature!这所“超级大学”化学领域又创佳绩
发布日期: 2021-04-23    浏览: 337

北京时间今日凌晨吉林大学化学学院于吉红院士研究团队在新型固态电解质及固态电池研发方面取得重要进展,该研究成果以“A highly stable and flexible zeolite electrolyte solid-state Li–air battery”为题发表在Nature上。

令人惊喜的是,2月底,吉林大学已在Science在线发表了1化学领域Report文章。此外,今年年初,于吉红院士受聘出任全球化学领域顶尖学术期刊JACS执行主编,也标志着我国化学领域的研究水平和学术影响库迈上一个新台阶。

下面跟随小编一起来看看具体试验结果吧~

// 固态电解质材料面临挑战

锂空气电池具有超高的理论能量密度,被誉为革命性电池技术。

其中,固态锂空气电池具有更高的安全性和稳定性。固态电解质是固态电池的关键材料。适用于固态锂空气电池的固态电解质,需要满足高离子电导率、良好的界面相容性、对空气成分稳定、抗氧化能力强等多种特质。

而常见的无机固态电解质材料,如石榴石、钙钛矿和硫化物等由于对环境空气成分或金属锂负极不稳定,不能满足固态锂空气电池实际运行的要求。更严重的是,常用固态电解质较高的电子电导率使金属锂易在电解质内部成核和生长,导致电池短路进而引发安全事故。

兼具高稳定性和高环境适应性的固态电解质材料的缺乏严重制约了固态锂空气电池的发展和应用。

// 新型分子筛固态电解质表现优异

于吉红院士研究团队设计研制了一种基于分子筛薄膜全新固态电解质材料,成功破解了上述难题。

高度稳定性。该电解质展现出高离子电导率、低电子电导率、以及对空气成分和锂负极的高度稳定性,有效解决了传统固态电解质材料的界面构建困难和稳定性差等问题,并通过原位生长策略设计构建了一体化柔性固态锂空气电池(图1a)。

超长循环寿命得益于良好的“电解质-电极”低阻抗接触界面(图1b),该电池在实际空气环境中展现出12 020 mAh·g?1的超高容量和149次的超长循环寿命,远优于基于当前最稳定的NASICON型LAGP固态电解质的固态锂空气电池(12次),甚至优于同等条件下使用有机电解液的锂空气电池(102次)(图1c)。

▲图1:a,分子筛基固态锂空气电池一体化设计。b,分子筛固态电解质-碳纳米管正极一体化结构的扫描电镜图和透射电镜图。c,基于有机电解液、商用LAGP和分子筛固态电解质的锂空气电池的循环寿命对比。d,厚度仅为0.33 mm的固态锂空气电池的光学照片。e,固态锂空气电池的柔性。f,固态锂空气电池的安全性和环境适应性。

高环境适应性。同时,该电池展现出优异的柔性、高的安全性和良好的环境适应性(图1d-f),并兼顾环境友好、成本低廉等生产需求。分子筛固态电解质的应用还有望拓展到锂离子电池、钠离子电池、镁离子电池等固态储能体系,展现出广阔的应用前景。

新型分子筛固态电解质的成功研制,为固态电解质材料和固态储能器件的发展提供了新思路。

// 论文链接

http://ccx4.cn/pKIAp