當(dāng)今社會從手機、筆記本電腦再到電動汽車,
鋰離子電池是推動日常生活的動力源。但近年來,它們也引起了人們對火災(zāi)的關(guān)注。為了開發(fā)更安全的電池,科學(xué)家們在ACS雜志納米快報上報告說,增加納米線不僅能增強電池的防火能力,還能提高電池的其他性能。
在
鋰離子電池(LIBs)中,鋰離子通過電解液在電極之間來回移動。傳統(tǒng)的LIBs有一種由鹽和有機溶劑制成的液體電解質(zhì),但它很容易蒸發(fā),而且可能是一種火災(zāi)隱患。因此,研究人員已經(jīng)把注意力轉(zhuǎn)向固態(tài)電解質(zhì)作為潛在的替代品。已經(jīng)為固態(tài)電解質(zhì)提出了幾種選擇,但大多數(shù)都不穩(wěn)定,或者無法滿足大規(guī)模的需求。聚合物電解質(zhì)有潛力,因為它們穩(wěn)定、便宜、靈活;但是它們的導(dǎo)電性和機械性能都很差。因此,科學(xué)家們已經(jīng)添加了一系列化合物來增強電解質(zhì)。新永陶和他的同事們以前制造了硼酸鎂(Mg2B2O5)納米線,具有良好的力學(xué)性能和導(dǎo)電性。他們想知道,當(dāng)這些納米線被添加到固態(tài)聚合物電解質(zhì)時,這些特性是否也會被傳授給電池。
據(jù)報道該團隊將固態(tài)電解質(zhì)與Mg2B2O5納米線的5%、10%、15%和20%混合在一起。他們觀察到,納米線提高了電解液的導(dǎo)電性,使它們比沒有納米線的電解液承受更多的壓力。導(dǎo)電率的增加是由于離子通過電解液的速度加快而增加的。該小組還測試了電解液的可燃性,發(fā)現(xiàn)它幾乎沒有燃燒。當(dāng)納米線增強的電解液與陰極和陽極結(jié)合在一起時,就像在電池中一樣,這種裝置比沒有添加納米線的電池有更好的性能和更高的循環(huán)能力。
Mg2B2O5納米線支持多功能固態(tài)電解質(zhì),具有高離子導(dǎo)電性,優(yōu)良的機械性能,阻燃性能,
高離子導(dǎo)電性,令人滿意的機械性能,以及廣泛的電化學(xué)窗是固態(tài)鋰離子電池(SSLIBs)中使用的復(fù)合電解質(zhì)的關(guān)鍵因素?;谶@些考慮,我們制造了Mg2B2O5納米線(環(huán)氧乙烷)(PEO)的固態(tài)電解質(zhì)(蘚類)。值得注意的是,這些電子具有增強的離子導(dǎo)電性和一個大型的電化學(xué)窗口。提高的離子傳導(dǎo)性是由于PEO鏈的改進運動和在Mg2B2O5和PEO-LiTFSI之間的界面上增加的Li遷移途徑。此外,Mg2B2O5和二氧化硫在TFSI——陰離子之間的相互作用也有利于提高導(dǎo)電性。此外,含有Mg2B2O5納米線的金屬絲展示了其機械性能和阻燃性能,這些都優(yōu)于原始的PEO-LiTFSI電解液。當(dāng)這些多功能與生命po4陰極和鋰金屬陽極配對時,SSLIBs顯示出更好的性能和更高的循環(huán)能力,150,106,和50mAh,在50、40和30C下的0。2C。采用Mg2B2O5納米線的策略,提供了具有高離子導(dǎo)電性、優(yōu)良的力學(xué)性能和阻燃性能的多功能SSLIBs的設(shè)計準(zhǔn)則。
清潔的電動能源將會成為未來的發(fā)展方向,所以人們也在努力的開發(fā)更好的新型材料來推動這個發(fā)展,如石墨烯與納米銀線混合所制成的涂石墨烯鋁箔用在
鋰電池上,也大大提高了,
鋰電池的存儲量與續(xù)航性,讓電動車或者手機電腦都不在局限于幾小時就必須接樁電源來維持工作,輕薄的體積,讓空間也得到極大的改變,不在是厚厚的電腦包或是笨重的手機,涂石墨烯鋁箔的應(yīng)用將使手機變得輕薄如紙,也不需要隨時攜帶厚厚的電腦包,電動車也因為超強的存儲量與續(xù)航能力,使得不需要在遠行的路上憂愁充電站的地方。
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