三层固体电解质：提升锂金属电池性能的设计

来自 实验室仪器网

研究小组开发了一种锂金属电池，该电池采用“三层固体聚合物电解质”，可提高防火安全性并延长电池寿命。这项创新在电动汽车和大型储能系统中具有潜在应用。这项研究发表在Small上。

团队解决了传统固体聚合物电解质电池面临的挑战。这些电池由于结构限制，电极接触不良，并且容易形成枝晶——在反复充电和放电过程中形成的树状锂结构。枝晶会破坏电池连接，造成爆炸和火灾风险。

研究人员设计了一种三层电解质结构，具有不同的功能层，以提高安全性和性能。电解质中含有十溴二苯乙烷(DBDPE)以防止火灾，沸石可增强机械强度，高浓度的双（三氟甲烷磺酰基）酰亚胺锂(LiTFSI)可加速锂离子的传输。

三层设计包括坚固耐用的中间层，可提高机械强度；柔软的外层可确保与电极的最佳接触，从而实现高效的锂离子移动。这种结构可增强能量传输，提高离子迁移率，并有效防止枝晶形成。

传统电池在经过1,000次充电放电循环后，容量仍可保持70-80%，而新电池在经过相同次数的充电放电循环后，容量可保持约87.9%。新电池还具有自熄特性，可显著降低火灾风险。

该电池增强的安全性和耐用性使其适用于广泛的应用，从可穿戴设备和智能手机到电动汽车和大型储能系统。这项研究预计将对使用[固体聚合物]电解质的锂金属电池的商业化做出重大贡献，同时为储能设备提供增强的稳定性和效率。

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