復合固態電解質有哪些?
由于固態鋰電池的發展需求,固態電解質的技術發展也在不斷的進步,目前固態電解質都有哪些呢?層狀聚合物-無機復合固態電解質、混合型聚合物-無機復合固態電解質、無機-液態復合固態電解質和框架材料-液態復合固態電解質。
1、層狀聚合物-無機陶瓷復合固態電解質
由于無機陶瓷固態電解質與電極的界面接觸性能較差,且容易發生副反應,導致界面阻抗大、穩定性差。雖然通過添加少量液態電解質或修飾界面可降低阻抗,但界面副反應仍難以徹底消除。采用柔性聚合物固態電解質與無機陶瓷復合,形成“三明治”型層狀復合固態電解質可優化電極與電解質間的界面接觸,同時消除副反應,穩定界面。
2、混合型聚合物-無機復合固態電解質
混合型的復合固態電解質是將高離子導電性的無機固態電解質顆粒分散至聚合物中制成。這種結構既可降低聚合物結晶程度又能實現鋰離子在無機電解質中的遷移傳導,從而大大提高復合固態電解質的離子導電率。
3、具有特定結構的混合型聚合物-無機復合固態電解質
將具有特定納米結構(一維或三維等)的無機固態電解質與聚合物復合可為鋰離子傳導提供不間斷的傳輸通道,可進一步提高該類復合固態電解質的離子導電率。
4、無機-液態復合固態電解質
向液態電解質中添加無機納米顆粒可實現液態電解液向固態或準固態轉化,在保證較高離子導電率的同時具備固態電解質的特點。特別是具有豐富孔道結構的無機納米基體,可以通過物理吸附和化學鍵合實現液態電解液的固態化,形成鋰離子傳輸通道。
5、有機框架化合物(MOF)–液態復合固態電解質
6、共價有機框架化合物(COF)-液態復合固態電解質
MOF、COF等框架材料具有豐富的孔道和可控化學結構,是制備復合型固態電解質的良好基體。通過官能團的調節,使電中性的框架材料顯示出正電性或者負電性,從而直接或間接的對鋰離子進行錨定,構筑鋰離子傳輸通道。
近年來,固態電解質因高安全性和鋰枝晶生長抑制等功能受到了廣泛關注和研究。復合型固態電解質可以綜合多種固態電解質的優點,提高固態電池的性能。通過精確控制復合固態電解質的組分和結構,可實現對其機械性能、離子導電率、界面穩定性等物理化學性能的調控。
盡管固態電解質領域的發展十分迅速,但是有關基本原理的探究和實際應用仍面臨諸多挑戰。因此,深入研究復合固態電解質中鋰離子的傳導機理、各組分間的協同作用及界面性質將對進一步提高復合固態電解質的性能提供指導。