新型柔性雙極全固態(tài)鋰離子電池技術(shù)研究

【背景介紹】

雙極全固態(tài)鋰離子電池（LIB）作為可以應(yīng)對日益增長的能源和安全需求的解決方案起了相當(dāng)大的關(guān)注。然而，作為LIB中最廣泛研究的電解質(zhì)——（硫化物或氧化物）無機固體電解質(zhì)的使用，除了長期存在的如化學(xué)/電化學(xué)不穩(wěn)定性，界面接觸電阻和制造加工性等問題，還會引起機械柔性和形狀因素方面的問題 。

【成果簡介】

近日，蔚山國家科學(xué)與技術(shù)研究院Sang-Young Lee（通訊作者）團隊通過紫外（UV）固化輔助多級印刷開發(fā)了一類新型的柔性雙極全固態(tài)鋰離子電池，其不需要用于傳統(tǒng)的無機電解質(zhì)基全固態(tài)LIB的高壓/高溫?zé)Y(jié)工藝。相對于傳統(tǒng)的無機電解質(zhì)，作為印刷電極和凝膠復(fù)合電解質(zhì)中的核心元件，該研究使用了由基于癸二腈的電解質(zhì)和半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)框架構(gòu)成的柔性/不可燃性凝膠電解質(zhì)。電極和GCE漿料的流變調(diào)整（朝向觸變流體行為）與無溶劑干燥的多級印刷結(jié)合使得能夠?qū)⒋?lián)/面內(nèi)雙極堆疊的單元整體集成到復(fù)雜形狀的物體上。相關(guān)成果以題為“Flexible/shape-versatile, bipolar all-solid-state lithium-ion batteries prepared by multistage printing”發(fā)表在了Energy & Environmental Science上。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1 印刷GCE的合成和表征

（a）用于制造模板印刷的GCE的程序示意圖

（b）剖面SEM和EDS圖像

（c）顯示ETPTA聚合物網(wǎng)絡(luò)和PVdF-HFP兩種不同Tg的DSC熱分析圖

（d）印刷GCE的機械柔性

（e）印刷GCE的離子電導(dǎo)率

（f）GCE和碳酸鹽基對照電解質(zhì)的TGA曲線

（g）GCE和碳酸鹽基對照電解質(zhì)的等溫（80℃）離子電導(dǎo)率

（h）GCE和碳酸鹽基對照電解質(zhì)的不易燃性試驗

圖2 印刷電極的制作和表征

（a）用于制造模板印刷電極的程序示意圖

（b）剖面SEM和EDS圖像

（c）SWCNT涂覆的LCO粉末的SEM圖像

（d）SWCNT涂覆的LCO和原始LCO的電子電導(dǎo)率的比較

（e）SWCNT涂覆的LCO和原始LCO之間的排出速率能力的比較

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