全固態(tài)聚合物鋰電池研究取得重要進展

    鋰電世界  近日，依托中國科學院青島生物能源與過程研究所建設的青島儲能產業(yè)技術研究院成功開發(fā)出新一代全固態(tài)聚合物鋰電池，相關研究成果分別發(fā)表在Scientific Reports, Chem. Comm., Progress in Polymer Science和Journal of the Electrochemical Society等雜志上。

圖： 剛柔并濟全固態(tài)聚合物電解質的設計理念（左）和不同溫度相應電池的倍率性能（右）

    隨著電動汽車技術發(fā)展，其對動力鋰電池在大功率輸出和安全性能等方面提出了更高的要求。隔膜電解質體系是制約動力鋰電池快速發(fā)展的瓶頸問題之一，開發(fā)高安全性隔膜和新型聚合物電解質體系對提高動力鋰離子電池的綜合性能至關重要。儲能院執(zhí)行院長崔光磊帶領科研人員利用具有完全自主知識產權的濕法抄造、界面耦合和功能化修飾等技術，成功研制出高安全性和耐高電壓的動力鋰電池隔膜。該隔膜具有耐高溫性能優(yōu)異，阻燃性能極佳，電解液浸潤良好等特點，極大地提升了鋰電池的倍率性能和安全使用性能，在中國科學院納米戰(zhàn)略性先導專項組織的第三方評價中展示出優(yōu)異的高電壓性能，得到項目首席科學家和相關領導的高度評價。相關研究成果發(fā)表在Nature子刊Scientific Reports（2014, 4: 3935）和Journal of the Electrochemical Society（2014, 161: A1032-A1038）。
    傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池，由于使用易燃的碳酸酯溶劑和聚烯烴隔膜，存在著極大的安全隱患。研究人員以自主研發(fā)的阻燃纖維素為基材，通過功能化改性和耦合等相關工藝，成功制造出一款剛柔并濟的全固態(tài)聚合物電解質（圖1）。相關研究成果發(fā)表在Scientific Reports（2014, 4: 6272）上。與傳統(tǒng)聚環(huán)氧乙烷純固態(tài)聚合物電解質相比，該款全固態(tài)聚合物電解質具有較高的機械強度（45 MPa），高的電化學窗口（> 4.6 V），優(yōu)異的倍率充放電性能(10 C)以及寬的溫度使用范圍（25℃-160℃），具有廣闊的應用前景和產業(yè)價值。目前，青島儲能院正在優(yōu)化工藝參數(shù)，爭取率先在經(jīng)濟型電汽車上實現(xiàn)產業(yè)示范。
    基于上述研究基礎，該團隊應邀在行業(yè)知名期刊Progress in Polymer Science發(fā)表綜述文章，詳細介紹了青島儲能研究院在生物質能源材料，特別是鋰電池隔膜、粘結劑和聚合物電解質領域研究進展與成果，并展望了生物質材料在能源應用領域的廣闊應用前景。