电化学能源存储是本世纪的主要社会挑战之一。基于液体电解质的经典锂离子技术的性能在过去二十年中取得了巨大进步,但是液体电解质的内在不稳定导致安全问题。固体聚合物电解质将是解决这些安全问题,微型化和能量密度增强的完美解决方案。但是,与液体一样,锂离子携带的电荷比例很小(<20%),限制了功率性能。固体聚合物电解质在80℃下运行,导致机械性能差和有限的电化学稳定性窗口。在这里,我们描述了一种基于包含聚苯乙烯段的聚苯基块共聚物的多功能单离子聚合物电解质。它克服了上述大多数局限性,其锂离子传输数接近统一,出色的机械性能和跨越5 V与Li + / li的电化学稳定窗口。使用该聚电解质的原型电池优于基于聚合物电解质的常规电池。c
图 3. 示意图说明了使用基于溶液的工艺通过有机硅弹性体冲压法(左下 - 无相分离的双连续)制造柔性 IL-GPE 薄膜,与旋涂法(右下 - 宏观相分离)相比。左上:DGEBA 环氧树脂、甲基四氢邻苯二甲酸酐 (MeTHPA) 固化剂、N-苄基二甲胺 (BDMA) 催化剂、G4(或四乙二醇二甲醚 (TEGDME))增塑剂、[EMIM][TFSI] 离子液体和 LiTFSI 盐的化学结构。该图经参考文献 [14] 许可转载。版权所有 2020 美国化学学会。
目录 页码 执行摘要 4 关于作者 5 简介 5 • 本评论的重点 • 固态 / 半固态锂离子电池组件 • 当今的固态 / 半固态锂离子电池市场 • (预计)市场发布 – 固态 / 半固态锂离子电池电动汽车 基于人工智能的商业相关专利识别 12 • 自 2019 年以来的商业相关专利系列 / 实用新型数量 技术决策树 30 • 固体电解质 – 类型 – 已推出或即将推出市场 • 固体电解质 – 类型 – 根据专利申请 • 固体电解质 – 概念 • 固体电解质 – 不含磷的氧化物 – (可能)结晶 • 固体电解质 – 磷酸盐 / 含 P 的氧化物 – (可能)结晶 • 固体电解质 – 氧化物 / 磷酸盐 – (可能)玻璃 • 固体电解质 – 氢氧化物 • 固体电解质 –硫化物•固体电解质 – 减缓硫化氢排放•固体电解质 – 聚合物•固体电解质 – 卤化物 / 氧卤化物•薄膜电池用固体电解质•固体电解质 – 硼烷•锂(钠)盐•增塑剂•液体电解质组分 / 液体添加剂•固体电解质添加剂 / 不含锂的支撑和填充材料•固体电解质粘合剂•负极活性材料•正极活性材料•负极添加剂•正极添加剂•负极粘合剂•正极粘合剂
1 1个外科系,凯克医学院,南加州大学,加利福尼亚州洛杉矶大学,美国,2病理学,凯克医学院,南加州大学,加利福尼亚州洛杉矶大学,美国,美国3干细胞生物学和再生医学,凯克医学,凯克医学院,南加州大学,加利福尼亚大学,加利福尼亚州,洛杉矶,加利福尼亚州,美国弗兰克大学,弗兰克大学,弗兰克大学,弗兰克大学,弗兰克大学,弗兰克大学, 5转化基因组学,凯克医学院,南加州大学,加利福尼亚州洛杉矶大学,美国6个儿科,波士顿儿童医院,波士顿,马萨诸塞州波士顿,马萨诸塞州,美国,遗传学系7,哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿,马萨诸塞州,马萨诸塞州,美国马萨诸塞州波士顿,美国,美国,凯克医学院,苏克,医学院,苏克,苏克大学,苏克,苏克,苏克,苏尔兰州,苏尔兰州,苏尔兰大学,统治美国东北奥马哈
硬碳(HC)是网格级钠离子电池(NIB)的有吸引力的阳极材料,这是由于碳的广泛可用性,其高特定能力和低电化学工作潜力。然而,需要解决第一周期库仑的效率和较差的HC的问题,以使其成为NIB的实用长期解决方案。这些缺点似乎是电解质依赖性的,因为与碳酸盐电解质相比,基于醚的电解质可以在很大程度上改善性能。对这些性能差异背后机制的解释对于高度可逆的钠储存的合理设计至关重要。结合气相色谱,拉曼光谱,低温传递电子显微镜和X射线光电子光谱,这项工作表明,固体电解质中相(SEI)是基于乙醚和碳酸电解质之间的关键不同,这确定了电荷转移Kinetics和parasitic反应的范围。尽管两个电解质都没有在HC散装结构中储存的残留钠,但基于醚的电解液形成的均匀和共形SEI可以提高循环的效率和速率性能。这些发现突出显示了通过界面工程使用HC阳极实现长寿命级笔尖的途径。
AFM提供了一种在现实条件下在原位研究离子液体的方法。最近,使用振幅调制AFM(AM-AFM,也称为攻击模式AFM)来确定高度有序的热解石墨(HOPG)和块状硝酸丙二酸酯(PAN)(PAN)(PAN)(PAN)(pAN)(pAN),靠近室温之间的界面结构。10,AFM悬臂旋转接近其谐振频率,自由振幅小于1 nm。将成像振幅设定点比保持大于0.7,以最大程度地减少EDL结构的尖端样本力和可能的扰动。这些条件导致AFM尖端探测用亚纳米分辨率吸附在电极表面上的界面离子(图1),而无需接触电极本身。可以通过降低设定点比,增加尖端样本力来验证这些条件,直到尖端探测到离子层超过离子层并与电极表面接触。
迫切需要高性能可充电电池来满足电网规模固定式储能的需求。高温电池系统,例如 Na-S 电池、Na-NiCl2 电池(ZEBRA 电池)和液态金属电极 (LME) 电池,表现出高功率密度和高循环稳定性等优点,但也受到高工作温度的影响。我们最近发明了熔融锂金属电池的新概念,它由液态锂阳极、合金(Sn、Bi、Pb)液态阴极和锂离子导体作为固体电解质组成。这里我们展示了一种在相对较低的 210 C 温度下工作的熔融金属氯化物电池。该电池设计包括熔融(AlCl3-LiCl)阴极、固体电解质(石榴石型 Li6.4La3Ta0.6Zr1.4O12(LLZTO)陶瓷管)和熔融锂阳极。组装的 AlCl3-LiCl||LLZTO||Li 全电池的平均放电电压为 1.55 V,能量效率为 83%,已成功循环 100 次(800 小时),容量没有衰减。电池的理论比能为 350 Wh/kg,根据电极材料的重量估计成本为 11.6 美元/千瓦时。考虑到高性能、高安全性、低工作温度和原材料成本低,我们的新型熔融电极电池系统为固定式储能开辟了新的机会。
在2.3×10 - 5和1.4×10 - 4 s cm -1之间,具体取决于特定的IL。此外,对于[PMPYRR] [TFSI]样品,获得了最高的锂反式数量为0.71。li/lifepo使用这些SPES在不同C速率下在室温下显示出出色且稳定的电池性能。[PMPYRR] [TFSI]样品达到了最高的排放能力值,分别达到137 mAh.g -1和117 mAh.g -1在C/10和C/2速率,库仑效率高(〜100%)和低容量后,在100个周期后淡出较高的容量。使用P(VDF-TRFE-CFE)允许开发室温固态锂离子电池,并且改进的结果与高聚合物介电常数相关,从而促进了IL离子离子的解离,从而提高了离子迁移率。
增加车辆电气化将需要大量使用极端充电(XFC),尤其是对于较大的车辆。不协调的XFC可以创建网格挑战,尤其是在分销级别。两种策略可以支持广泛的XFC:×广泛的网格升级(即,升级所有系统以实现最坏情况,完全重合的负载)或集成计划以基于利用负载灵活性和分配能源资源的高级控制和分配能源的高级控件来协调智能系统。