新型鋰離子電池固態電解質

新型鋰離子電池固態電解質

目前，大量的鋰離子電池采用的是液態電解質，盡管這種鋰離子電池得到了非常廣泛的應用，但是其仍然存在成本高、能量密度低、充電時間長、使用周期短和安全性等問題，其中安全性是最嚴重的問題。例如，日本航空公司787夢想飛機的貨倉爆炸是液態電解質和聚合物分離導致電極泄漏引起的燃燒。因此，采用固態電解質取代現有的液態電解質的研究非常重要。

在鋰離子電池中，采用新的固態電解質和固體材料取代原有的液體電解質，不僅使鋰離子電池的離子導電率得到提高，而且其安全性能也提高。因此，尋找低成本和環境友好型的新型固體電解質替代液態電解質成為研究熱點。

提出了一種較好的固體電解質材料Li3PO4，其具有易制備、成本低、熔化溫度高和與電極材料兼容性好等優點。Li3PO4由濕化學反應制備，室溫下將LiOH和H3PO4按摩爾比為3∶1均勻混合，反應完全后，將熔融的混合物過濾蒸干，得到白色粉末。利用這種濕化學反應制備Li3PO4的方法簡便，不需要高溫試驗，材料來源豐富，而且產生的廢物Li3PO4具有可回收性。此外，采用中子散射和X射線衍射的方法觀察白色粉末的晶體結構。結果顯示，晶體結構屬于低對稱性的β-Li3PO4，其離子電導率大約為10-8S/cm。

研究結果表明，只需要一層固體電解質Li3PO4，就可以替代原有鋰離子電池的隔膜和液態電解質，并改善鋰離子電池的安全問題。豐富的原材料資源使得Li3PO4在實際應用中非常具有前景。

刊名：AIP Conference Proceedings（英）刊期：2016年第1710期作者：Evvy Kartini

編譯：杜桂枝