Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Полностью твердотельный аккумулятор с твердотельным электролитом

Твердотельный электролит (SSE) представляет собой твердый ионный проводник электролит , и это является характерным компонентом твердотельной батареи . Это полезно для применений в накопителях электроэнергии (EES) для замены жидких электролитов, обнаруженных, в частности, в литий-ионных батареях . [1] [2] Основными преимуществами являются повышенная безопасность, отсутствие проблем с утечками токсичных органических жидкостей , низкая воспламеняемость, нелетучесть, механическая и термическая стабильность, простота обработки, низкий саморазряд, более высокая достижимая удельная мощность и цикличность. [3] Это делает возможным, например, использование литиевогометаллический анод в практическом устройстве без ограничений, присущих жидкому электролиту . Использование анода с высокой емкостью и низким потенциалом восстановления , например лития с удельной емкостью 3860 мАч г -1 и потенциалом восстановления -3,04 В по сравнению с SHE , вместо традиционного графита с низкой емкостью, который демонстрирует теоретическую емкость 372 мАч г -1 в полностью литием состоянии LiC 6 , [4] , является первым шагом в реализации легче, тоньше и дешевле аккумулятора. [5]Более того, это позволяет достичь гравиметрических и объемных плотностей энергии, достаточно больших миль для достижения 500 миль на одной зарядке в электромобиле. [6] Несмотря на многообещающие преимущества, все еще существуют некоторые ограничения, которые препятствуют переходу SSE от академических исследований к крупномасштабному производству, однако многие производители автомобилей (Toyota, BMW, Honda, Hyundai) рассчитывают интегрировать эти системы в жизнеспособные устройства и коммерциализировать электромобили на базе твердотельных батарей к 2025 году. [7] [8]

История [ править ]

Первые неорганические твердотельные электролиты были открыты М. Фарадеем в девятнадцатом веке - сульфид серебра (Ag 2 S) и фторид свинца (II) (PbF 2 ). [9] Первым полимерным материалом, способным проводить ионы в твердом состоянии, был ПЭО, открытый в 1970-х годах В. Раем. Важность открытия была признана в начале 1980-х годов. [10] [11]

Однако остаются нерешенными фундаментальные проблемы, чтобы полностью понять поведение твердотельных батарей, особенно в области электрохимических интерфейсов. [12] В последние годы потребность в повышении безопасности и производительности в отношении современной химии литий-ионных аккумуляторов делает твердотельные батареи очень привлекательными и в настоящее время считаются обнадеживающей технологией, удовлетворяющей потребности в больших запасах энергии аккумуляторные электромобили ближайшего будущего.

В марте 2020 года Samsung Институт передовых технологий (САИТ) опубликовал исследование на все твердотельную батарее (ASSB) с использованием аргиродит на основе твердотельного электролита с продемонстрированной плотностью энергии 900 Вт · ч л -1 и стабильной циклируемости более 1000 циклов, достигая в первый раз , значение , близкое к 1000 Втч L -1 . [13]

Свойства [ править ]

Чтобы твердотельные батареи (SSB) / твердые электролиты (SE) стали серьезным конкурентом на рынке, они должны соответствовать некоторым ключевым показателям производительности. [14] [15] [16] Основными критериями, которыми должен обладать SSB / SE, являются: [12] [17]

  • Ионная проводимость : Исторически SSB страдали от низкой ионной проводимости из-за плохой межфазной кинетики и подвижности ионов в целом. Следовательно, первостепенное значение имеет ПЭ с высокой ионной проводимостью. Высокая ионная проводимость (по крайней мере, выше 10 -4 См см -1 ) может быть измерена с помощьюанализа спектроскопии электрохимического импеданса (EIS) . [18]
  • Объемная плотность энергии : наряду с высокой ионной проводимостью кандидат должен иметь возможность укладываться в одну упаковку, чтобы обеспечить высокую плотность энергии электромобилям. Для увеличения дальности движения электромобилей между зарядками требуется высокая объемная плотность энергии. [19]
  • Плотность мощности : достаточная плотность мощности (Вт / л) необходима для обеспечения доступности энергии при необходимости, что также является мерой того, насколько быстро может происходить зарядка и разрядка.
  • Срок службы : требуется длительный цикл и срок хранения, так как обычные литий-ионные батареи разлагаются через несколько лет.
  • Число ионного переноса : высокое число ионного переноса (максимально близкое к 1) может быть измерено с помощью комбинации хроноамперометрии (CA) ианализа EIS . [19]
  • Термическая, механическая и электрохимическая стабильность : во время работы устройства или автомобиля SSB могут претерпевать большие изменения объема и испытывать механические нагрузки. Кроме того, электрохимическая стабильность при высоких потенциалах рабочего электрода, что дает преимущество, когда речь идет о высокой плотности энергии. Следовательно, важно учитывать их механическую, термическую и электрохимическую стабильность. Широкие окна электрохимической стабильности (ESW) (не менее 4-5 В) могут быть измерены с помощью линейной вольтамперометрии (LSV) или циклической вольтамперометрии (CV) . [20] Высокая механическая прочность (не менее десятков МПа) может быть измерена с помощью традиционных испытаний на растяжение . ШирокийОкна электрохимической стабильности (ESW) (минимум 4-5 В) могут быть измерены с помощью линейной вольтамперометрии (LSV) или циклической вольтамперометрии (CV) [21]
  • Совместимость : SE должен быть совместим с материалами электродов, используемых в батареях, поскольку уже существует высокая вероятность увеличения сопротивления в SSB из-за ограниченной площади контакта между электролитом и материалами электродов. Он также должен быть стабильным при контакте с металлическим литием. Он должен быть легче, чтобы его можно было использовать в портативных электронных устройствах. Высокая совместимость с материалом электрода может быть измерена с помощьюанализа EIS, повторяемого в течение нескольких дней подряд. [22]
  • Экономичные технологии изготовления : если SE содержат дорогие материалы, такие как Ge, стоимость производства значительно возрастет. Производство образцов SSB потребует объединения несложных технологий изготовления, таких как диспергирование частиц, механическое смешивание, формирование пленки и т. Д.

Один материал трудно удовлетворить всем вышеуказанным критериям, поэтому можно использовать ряд других подходов, например гибридную электролитную систему, которая сочетает в себе преимущества неорганических и полимерных электролитов.

Категории [ править ]

SSE выполняют ту же роль, что и традиционный жидкий электролит, и они подразделяются на твердотельные электролиты и квазитвердотельные электролиты (QSSE). Полностью твердотельные электролиты, кроме того, делятся на неорганический твердый электролит (ISE), твердый полимерный электролит (SPE) и композитный полимерный электролит (CPE). С другой стороны, QSSE, также называемый гелевым полимерным электролитом (GPE), представляет собой автономную мембрану, которая содержит определенное количество жидкого компонента, иммобилизованного внутри твердой матрицы. В общем, номенклатуры SPE и GPE используются взаимозаменяемо, но они имеют существенно разную ионную проводимость.Механизм: SPE проводит ионы через взаимодействие с замещающими группами полимерных цепей, в то время как GPE проводит ионы в основном в растворителе или пластификаторе. [23]

Полностью твердотельный электролит [ править ]

Полностью твердотельные электролиты делятся на неорганический твердый электролит (ISE), твердый полимерный электролит (SPE) и композитный полимерный электролит (CPE). Они твердые при комнатной температуре, и движение ионов происходит в твердом состоянии. Их главное преимущество - полное удаление любых жидких компонентов, что значительно повышает безопасность всего устройства. Основным ограничением является ионная проводимость, которая, как правило, намного ниже по сравнению с жидким аналогом. [24]

  • Неорганический твердый электролит (ISE)

Неорганический твердый электролит (ISE) - это особый тип твердотельного электролита, который состоит из неорганического материала в кристаллическом или стеклообразном состоянии, который проводит ионы путем диффузии через решетку. [25] Основными преимуществами этого класса твердотельных электролитов являются высокая ионная проводимость (порядка нескольких мСм см -2 при комнатной температуре), высокий модуль (порядка ГПа) и высокое передаточное число по сравнению с другие классы SSE. [26]Они, как правило, хрупкие, что приводит к низкой совместимости и стабильности по отношению к электроду, с быстро растущим межфазным сопротивлением и сложным масштабированием от академического до промышленного. [27] Они могут быть на основе оксидов , сульфидов или фосфатов, а кристаллические структуры включают LISICON (литиевый суперионный проводник) (например, LGPS, LiSiPS, LiPS), аргиродитоподобные (например, Li 6 PS 5 X, X = Cl, Br, I), [28] гранаты ( LLZO ), [29] NASICON (натриевый суперионный проводник) (например, LTP, LATP, LAGP), [30] литийнитриды (например, Li 3 N), [31] гидриды лития (LiBH 4 ), [32] перовскиты (например, LLTO), [33] галогениды лития (LYC, LYB). [34] Некоторые ISE могут быть стеклокерамикой, принимающей аморфное состояние вместо регулярной кристаллической структуры, популярными примерами являются оксинитрид фосфора лития (LIPON) [35] и тиофосфаты лития (Li 2 S – P 2 S 5 ). [36]

  • Твердый полимерный электролит (ТПЭ)

Твердый полимерный электролит (ТПЭ) определяется как не содержащий растворителя солевой раствор в полимерном материале-хозяине, который проводит ионы через полимерные цепи. По сравнению с ISE, SPE намного проще обрабатывать, как правило, литьем из раствора , что делает их в значительной степени совместимыми с крупномасштабными производственными процессами. Кроме того, они обладают более высокой эластичностью и пластичностью, что обеспечивает стабильность на границе раздела, гибкость и улучшенную устойчивость к изменениям объема во время работы. [23] Хорошее растворение солей Li, низкая температура стеклования (T g ), электрохимическая совместимость с наиболее распространенными электродными материалами, низкая степень кристалличности, механическая стабильность, низкая температурная чувствительность - все это характеристики идеального кандидата для ТФЭ. [37]В целом, хотя ионная проводимость ниже, чем у ISE, и их возможности по скорости ограничены, что ограничивает быструю зарядку. [38] ТФЭ на основе ПЭО - первый твердотельный полимер, в котором ионная проводимость была продемонстрирована как посредством межмолекулярного, так и внутримолекулярного перескока через ионную перескок , благодаря сегментному движению полимерных цепей [39] из-за большой способности образовывать комплекс ионов эти эфирные группы , но они страдают от низкой комнатной температуры ионной проводимости (10 -5 S см -1 ) [40] в связи с высокой степенью кристалличности. Основными альтернативами SPE на основе простых полиэфиров являются поликарбонаты , [41] полиэфиры , [42] полинитрилов (например , PAN), [43] полиспирты (например , ПВА), [44] полиамины (например , PEI), [45] полисилоксан (например , ПДМС) [46] [47] и фторполимеры (например , ПВДФ, PVDF -HFP). [48] Биополимеры, такие как лигнин , [49] хитозан [50] и целлюлоза [51]также вызывают большой интерес как отдельные ТФЭ или в смеси с другими полимерами, с одной стороны, из-за их безвредности для окружающей среды, а с другой - из-за их высокой способности к комплексообразованию с солями. Кроме того, рассматриваются различные стратегии увеличения ионной проводимости SPE и соотношения аморфных и кристаллических веществ. [52]

При введении частиц в качестве наполнителей внутрь раствора полимера получается композитный полимерный электролит (CPE), частицы могут быть инертными по отношению к проводимости Li + (Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , MgO, цеолит, монтмориллонит, ...), [53] [54] [55] с единственной целью уменьшения кристалличности или активного (LLTO, LLZO, LATP ...) [56] [57], если частицы ISE диспергированы и в зависимости от Соотношение полимер / неорганическое соединение часто используется номенклатура «керамика в полимере» и «полимер в керамике». [58] Сополимеризация , [59] сшивание , [60]взаимопроникновение [61] и смешение [62] также могут использоваться в качестве координации полимер / полимер для настройки свойств SPE и достижения лучших характеристик, вводя в полимерные цепи полярные группы, такие как простые эфиры , карбонилы или нитрилы, резко улучшая растворение соли лития.

Квазитвердотельный электролит [ править ]

Сравнение различных квазитвердотельных электролитов на основе полимеров

Квазитвердотельные электролиты (QSSE) - это широкий класс композитных соединений, состоящих из жидкого электролита и твердой матрицы. Этот жидкий электролит служит перколяционным путем для ионной проводимости, в то время как твердая матрица добавляет механическую стабильность всему материалу. Как следует из названия, QSSE могут иметь ряд механических свойств от прочных твердых материалов до материалов в форме пасты. [63] [64] [65] QSSE можно подразделить на несколько категорий, включая гелевые полимерные электролиты (GPE), Ionogel.электролиты и гелевые электролиты (также известные как электролиты из «сырого песка»). Наиболее распространенные QSSE, GPE, имеют существенно другой механизм ионной проводимости , чем SPE, которые проводят ионы через взаимодействие с замещающими группами полимерных цепей. Между тем GPE проводят ионы в основном в растворителе , который действует как пластификатор . [66] растворитель действует , чтобы повысить ионную проводимость электролита, а также смягчить электролит для улучшения контакта на границе раздела фаз. Матрица GPE состоит из полимерной сетки, набухшей в растворителе, который содержит активные ионы (например, Li + , Na + , Mg 2+, так далее.). Это позволяет композиту обладать как механическими свойствами твердых тел, так и высокими транспортными свойствами жидкостей. В ГПЭ использовался ряд полимеров-хозяев, включая ПЭО , ПАН , ПММА , ПВДФ-ГФП и т. Д. Полимеры синтезируются с повышенной пористостью для включения таких растворителей, как этиленкарбонат (ЭК), пропиленкарбонат (ПК), диэтилкарбонат. (DEC) и диметилкарбонат (DMC). [67] [68] [69] Поли (этиленгликоль) с низкой молекулярной массой (ПЭГ) или другие простые эфиры или апротонные органические растворители с высокой диэлектрической проницаемостью, напримердиметилсульфоксид (ДМСО) также может быть смешан с матрицей SPE. [70] [71] УФ и термическое поперечное сшивание являются полезными способами полимеризации ГПЭ in-situ непосредственно в контакте с электродами для получения идеальной адгезии на границе раздела. [72] Значения ионной проводимости порядка 1 мСм см -1 могут быть легко достигнуты с помощью GPE, о чем свидетельствуют опубликованные многочисленные исследовательские статьи. [73]

Новые подклассы QSSE используют различные матричные материалы и растворители. В ионогелях , например, ионные жидкости используются в качестве растворителя, который имеет повышенную безопасность, включая негорючесть и стабильность при высоких температурах. [74] Матричные материалы в ионогелях могут варьироваться от полимерных материалов [75] до неорганических наноматериалов. [64] Эти матричные материалы (как и все QSSE) обеспечивают механическую стабильность с модулями накопления до 1 МПа или выше. Между тем, эти материалы могут обеспечивать ионную проводимость порядка 1 мСм см -1.без использования легковоспламеняющихся растворителей. Однако гелевые электролиты (т.е. электролиты из «сырого песка») могут достигать жидкоподобной ионной проводимости (~ 10 мСм см -1 ), находясь в твердом состоянии. Матричные материалы, такие как наночастицы SiO 2 , обычно сочетаются с растворителями с низкой вязкостью (например, этиленкарбонатом (EC)) для создания геля, свойства которого можно изменять в зависимости от нагрузки матрицы. [76] Содержание матрицы в диапазоне 10-40 мас.% Может изменить механические свойства электролита из мягкой пасты в твердый гель. [63] Тем не менее, компромисс между механической прочностью и ионной проводимостью, когда один идет вверх с изменением содержания матрицы, другой страдает. [77]Несмотря на это, содержание матрицы в этих материалах может иметь дополнительные преимущества, включая повышенное число переноса лития из-за функционализированных матричных материалов. [78] Эти новые классы QSSE являются активной областью исследований для разработки оптимальной комбинации матрицы и растворителя. [63] [76]

Возможности [ править ]

Неконтролируемое образование дендритов лития

Универсальность и свойства твердотельного электролита расширяют возможности его применения в направлении высокой плотности энергии и более дешевой химии батарей, чему в противном случае препятствует современное состояние литий-ионных батарей . Действительно, введение SSE в архитектуру батареи дает возможность использовать металлический литий в качестве анодного материала с возможностью достижения батареи с высокой плотностью энергии благодаря ее высокой удельной емкости 3860 мАч г -1 . [79] Использование анода из металлического лития (LMA) в жидком электролите предотвращается прежде всего из-за дендритного роста электрода из чистого лития, который легко вызывает короткое замыкание после нескольких циклов; другие вопросы, связанные с увеличением объема,реакционная способность твердого электролита (SEI) и «мертвый» литий. [80] Использование SSE гарантирует однородный контакт с металлическим литиевым электродом и обладает механическими свойствами, препятствующими неконтролируемому осаждению ионов Li + во время фазы зарядки. В то же время SSE находит очень многообещающее применение в литий-серных батареях, решая ключевую проблему полисульфидного «челночного» эффекта, блокируя растворение полисульфидных частиц в электролите, что быстро вызывает снижение емкости. [81]

См. Также [ править ]

  • Твердотельный аккумулятор
  • Литий-ионный аккумулятор
  • Литий-серная батарея
  • Исследования литий-ионных аккумуляторов

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Правительство Японии сотрудничает с производителями в исследованиях твердотельных батарей» . CleanTechnica . 7 мая 2018.
  2. ^ «Федеральное правительство Германии инвестирует в исследования твердотельных батарей» . CleanTechnica . 29 октября 2018.
  3. ^ Чен, Чжэнь; Ким, Гук-Тэ; Ван, Зели; Брессер, Доминик; Цинь, Биншэн; Гейгер, Дорин; Кайзер, Юте; Ван, Сюэсэн; Шен, Цзэ Сян; Пассерини, Стефано (октябрь 2019 г.). «Гибкие твердотельные литий-полимерные батареи на 4 В». Нано Энергия . 64 : 103986. DOI : 10.1016 / j.nanoen.2019.103986 .
  4. ^ Полимерный SiOC, интегрированный с графеновым аэрогелем в качестве высокостабильных материалов и интерфейсов анода литий-ионной батареи, 2020
  5. ^ Ван, Ренхэн; Цуй, Вэйшэн; Чу, Фулу; У, Фэйсян (сентябрь 2020 г.). «Литий-металлические аноды: настоящее и будущее» . Журнал энергетической химии . 48 : 145–159. DOI : 10.1016 / j.jechem.2019.12.024 .
  6. ↑ Болдуин, Роберто (12 марта 2020 г.). «Samsung делает прорыв: твердотельный аккумулятор для электромобилей с радиусом действия 500 миль» . Автомобиль и водитель .
  7. ^ Ким, Тэхун; Песня, Вентао; Сын Дэ-Ён; Оно, Луис К .; Ци, Ябин (2019). «Литий-ионные аккумуляторы: взгляд на настоящее, будущее и гибридные технологии». Журнал Материалы ХИМИИ . 7 (7): 2942–2964. DOI : 10.1039 / c8ta10513h .
  8. ^ «Твердотельные батареи» . FutureBridge . 6 июля 2019.
  9. ^ Электрохимия твердого тела . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780511524790.
  10. ↑ Райт, Питер В. (сентябрь 1975 г.). «Электропроводность в ионных комплексах поли (этиленоксида)». Британский полимерный журнал . 7 (5): 319–327. DOI : 10.1002 / pi.4980070505 .
  11. ^ СЕРЫЙ, F; МАККАЛЛУМ, Дж; ВИНСЕНТ, К. (январь 1986 г.). «Поли (этиленоксид) - LiCF3SO3 - полистирольные электролитные системы». Ионика твердого тела . 18–19: 282–286. DOI : 10.1016 / 0167-2738 (86) 90127-X .
  12. ^ a b Янек, Юрген; Цайер, Вольфганг Г. (8 сентября 2016 г.). «Хорошее будущее для развития аккумуляторов». Энергия природы . 1 (9): 16141. Bibcode : 2016NatEn ... 116141J . DOI : 10.1038 / nenergy.2016.141 .
  13. ↑ Ли, Юн-Гун; Фудзики, Сатоши; Юнг, Чанхун; Судзуки, Наоки; Яширо, Нобуёси; Омода, Ре; Ко, Донг-Су; Сирацучи, Томоюки; Сугимото, Тошинори; Рю, Сэбом; Ку, Джун Хван; Ватанабэ, Таку; Парк, Янгсин; Айхара, Юичи; Им, Донмин; Хан, Ин Тхэк (9 марта 2020 г.). «Высокоэнергетические твердотельные литий-металлические батареи с длительным циклом работы на основе композитных анодов из серебра и углерода». Энергия природы . 5 (4): 299–308. Bibcode : 2020NatEn ... 5..299L . DOI : 10.1038 / s41560-020-0575-Z . S2CID 216386265 . 
  14. ^ Робинсон, Артур L .; Янек, Юрген (декабрь 2014 г.). «Твердотельные батареи попадают в разряд электромобилей» . Бюллетень МИССИС . 39 (12): 1046–1047. DOI : 10.1557 / mrs.2014.285 . ISSN 0883-7694 . 
  15. ^ Янек, Юрген; Цайер, Вольфганг Г. (8 сентября 2016 г.). «Хорошее будущее для развития аккумуляторов» . Энергия природы . 1 (9): 1–4. DOI : 10.1038 / nenergy.2016.141 . ISSN 2058-7546 . 
  16. ↑ Ху, Юн-Шэн (07.04.2016). «Батареи: становиться твердыми» . Энергия природы . 1 (4): 1-2. DOI : 10.1038 / nenergy.2016.42 . ISSN 2058-7546 . 
  17. ^ Agrawal, RC; Панди, Г.П. (21 ноября 2008 г.). «Твердые полимерные электролиты: разработка материалов и применение твердотельных аккумуляторов: обзор». Журнал физики D: Прикладная физика . 41 (22): 223001. DOI : 10,1088 / 0022-3727 / 41/22/223001 .
  18. ^ Sundaramahalingam, K .; Muthuvinayagam, M .; Nallamuthu, N .; Vanitha, D .; Вахини, М. (1 января 2019 г.). «Исследования электролитов из смеси твердых полимеров ПВС / ПВП, легированных ацетатом лития». Полимерный бюллетень . 76 (11): 5577–5602. DOI : 10.1007 / s00289-018-02670-2 . S2CID 104442538 . 
  19. ^ a b Appetecchi, Великобритания (1996). «Новый класс усовершенствованных полимерных электролитов и их актуальность в пластиковых перезаряжаемых литиевых батареях». Журнал Электрохимического общества . 143 (1): 6–12. Bibcode : 1996JELS..143 .... 6A . DOI : 10.1149 / 1.1836379 .
  20. ^ Чжэн, Фэн; Котобуки, Масаси; Песня, Шуфэн; Лай, человек на; Лу, Ли (июнь 2018 г.). «Обзор твердых электролитов для твердотельных литий-ионных аккумуляторов». Журнал источников энергии . 389 : 198–213. Bibcode : 2018JPS ... 389..198Z . DOI : 10.1016 / j.jpowsour.2018.04.022 .
  21. ^ Чжэн, Фэн; Котобуки, Масаси; Песня, Шуфэн; Лай, человек на; Лу, Ли (июнь 2018 г.). «Обзор твердых электролитов для твердотельных литий-ионных аккумуляторов». Журнал источников энергии . 389 : 198–213. Bibcode : 2018JPS ... 389..198Z . DOI : 10.1016 / j.jpowsour.2018.04.022 .
  22. ^ Агостини, Марко; Лим, Ду Хён; Садд, Мэтью; Фашиани, Кьяра; Наварра, Мария Ассунта; Панеро, Стефания; Брутти, Серджио; Матич, Александар; Скросати, Бруно (11 сентября 2017 г.). «Стабилизация производительности серных композитных электродов большой емкости с помощью новой конфигурации гелевого полимерного электролита». ChemSusChem . 10 (17): 3490–3496. DOI : 10.1002 / cssc.201700977 . PMID 28731629 . 
  23. ^ a b Миндемарк, Йонас; Лейси, Мэтью Дж .; Боуден, Тим; Бранделл, Дэниел (июнь 2018 г.). «Beyond PEO - Альтернативные исходные материалы для Li + -проводящих твердых полимерных электролитов». Прогресс в науке о полимерах . 81 : 114–143. DOI : 10.1016 / j.progpolymsci.2017.12.004 .
  24. ^ Mauger, A .; Armand, M .; Жюльен, CM; Загиб, К. (июнь 2017 г.). «Проблемы и проблемы, с которыми сталкивается металлический литий для твердотельных аккумуляторных батарей» (PDF) . Журнал источников энергии . 353 : 333–342. Bibcode : 2017JPS ... 353..333M . DOI : 10.1016 / j.jpowsour.2017.04.018 .
  25. ^ Бахман, Джон Кристофер; Муй, Соксейха; Гримо, Алексис; Чанг, Хао-Сюнь; Налить, Нир; Люкс, Саймон Ф .; Пашос, Одиссей; Маглия, Филиппо; Лупарт, Саския; Лампа, Питер; Джордано, Ливия; Шао-Хорн, Ян (29 декабря 2015 г.). «Неорганические твердотельные электролиты для литиевых батарей: механизмы и свойства, определяющие ионную проводимость». Химические обзоры . 116 (1): 140–162. DOI : 10.1021 / acs.chemrev.5b00563 . hdl : 1721,1 / 109539 . PMID 26713396 . 
  26. ^ Чжао, Цин; Сталин, Санджуна; Чжао, Чен-Цзы; Арчер, Линден А. (5 февраля 2020 г.). «Разработка твердотельных электролитов для безопасных энергоемких аккумуляторов». Материалы обзора природы . 5 (3): 229–252. Bibcode : 2020NatRM ... 5..229Z . DOI : 10.1038 / s41578-019-0165-5 . S2CID 211028485 . 
  27. ^ Хан, Сяоган; Гонг, Юньхуэй; Фу, Кун (Кельвин); Он, Синфэн; Хитц, Грегори Т .; Дай, Цзяци; Пирс, Алекс; Лю, Боян; Ван, Ховард; Рублофф, Гэри; Мо, Ифэй; Тангадурай, Венкатараман; Wachsman, Eric D .; Ху, Лянбин (19 декабря 2016 г.). «Отрицательное межфазное сопротивление в твердотельных литий-металлических батареях на основе граната» . Материалы природы . 16 (5): 572–579. DOI : 10.1038 / nmat4821 . ОСТИ 1433807 . PMID 27992420 .  
  28. ^ Крафт, Марвин А .; Оно, Санеюки; Зинкевич, Татьяна; Кёрвер, Раймунд; Калвер, Шон П .; Fuchs, Till; Сенишин Анатолий; Индрис, Сильвио; Морган, Бенджамин Дж .; Цайер, Вольфганг Г. (ноябрь 2018 г.). «Создание высокой ионной проводимости в литиевых суперионных аргиродитах Li P Ge SI для полностью твердотельных батарей». Журнал Американского химического общества . 140 (47): 16330–16339. DOI : 10.1021 / jacs.8b10282 . PMID 30380843 . 
  29. ^ Лю, Ци; Гэн, Чжэнь; Хан, Цуйпин; Фу, Юнчжу; Ли, Сонг; Он, Ян-бин; Канг, Фэйю; Ли, Баохуа (июнь 2018 г.). «Проблемы и перспективы использования гранатовых твердых электролитов для всех твердотельных литиевых батарей». Журнал источников энергии . 389 : 120–134. Bibcode : 2018JPS ... 389..120L . DOI : 10.1016 / j.jpowsour.2018.04.019 .
  30. ^ ДеВис, Рэйчел; Ван, Хуэй (24 июля 2019 г.). «Синтез и свойства твердых электролитов LATP и LAGP типа NaSICON». ChemSusChem . 12 (16): 3713–3725. DOI : 10.1002 / cssc.201900725 . PMID 31132230 . 
  31. ^ Байстер, Хайнц Юрген; Хааг, Сабина; Книп, Рюдигер; Стрёсснер, Клаус; Syassen, Карл (август 1988). «Фазовые превращения нитрида лития под давлением». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 27 (8): 1101–1103. DOI : 10.1002 / anie.198811011 .
  32. ^ де Йонг, ЧП; Blanchard, D .; Мацуо, М .; Удович, Т.Дж.; Оримо, С. (3 марта 2016 г.). «Сложные гидриды как твердые электролиты для аккумуляторных батарей при комнатной температуре» . Прикладная физика . 122 (3): 251. Bibcode : 2016ApPhA.122..251D . DOI : 10.1007 / s00339-016-9807-2 . S2CID 53402745 . 
  33. ^ Ли, Ютао; Сюй, Хэнхуэй; Цзянь, По-Сю; Ву, Нан; Синь, Сен; Сюэ, Лейган; Парк, Кюсунг; Ху, Янь-Янь; Гуденаф, Джон Б. (9 июля 2018 г.). «Перовскитовый электролит, устойчивый во влажном воздухе для литий-ионных аккумуляторов» . Angewandte Chemie International Edition . 57 (28): 8587–8591. DOI : 10.1002 / anie.201804114 . PMID 29734500 . 
  34. ^ Асано, Тэцуя; Сакаи, Акихиро; Оучи, Сатору; Сакаида, Масаси; Миядзаки, Акинобу; Хасэгава, Шинья (ноябрь 2018 г.). «Твердогалогенидные электролиты с высокой литий-ионной проводимостью для применения в твердотельных аккумуляторных батареях класса 4 В». Современные материалы . 30 (44): 1803075. DOI : 10.1002 / adma.201803075 . PMID 30216562 . 
  35. ^ Senevirathne, Keerthi; День, Синтия С .; Гросс, Майкл Д .; Лачгар, Абдессадек; Holzwarth, NAW (февраль 2013 г.). «Новый кристаллический электролит LiPON: синтез, свойства и электронная структура». Ионика твердого тела . 233 : 95–101. DOI : 10.1016 / j.ssi.2012.12.013 .
  36. ^ Mizuno, F .; Hayashi, A .; Tadanaga, K .; Тацумисаго, М. (4 апреля 2005 г.). «Новые кристаллы с высокой ионной проводимостью, осажденные из стекол Li2S-P2S5». Современные материалы . 17 (7): 918–921. DOI : 10.1002 / adma.200401286 .
  37. ^ Халлинан, Дэниел Т .; Балсара, Ниташ П. (июль 2013 г.). «Полимерные электролиты». Ежегодный обзор исследований материалов . 43 (1): 503–525. Bibcode : 2013AnRMS..43..503H . DOI : 10,1146 / annurev-matsci-071312-121705 .
  38. ^ Мануэль Стефан, А .; Nahm, KS (июль 2006 г.). «Обзор композитных полимерных электролитов для литиевых батарей» . Полимер . 47 (16): 5952–5964. DOI : 10.1016 / j.polymer.2006.05.069 .
  39. ^ Fenton, DE; Паркер, Дж. М.; Райт, П.В. (ноябрь 1973 г.). «Комплексы ионов щелочных металлов с поли (этиленоксидом)». Полимер . 14 (11): 589. DOI : 10,1016 / 0032-3861 (73) 90146-8 .
  40. ^ Пейн, DR; Райт, П.В. (май 1982 г.). «Морфология и ионная проводимость некоторых комплексов иона лития с поли (этиленоксидом)». Полимер . 23 (5): 690–693. DOI : 10.1016 / 0032-3861 (82) 90052-0 .
  41. ^ Sun, Bing; Миндемарк, Йонас; Эдстрем, Кристина; Бранделл, Дэниел (сентябрь 2014 г.). «Твердые полимерные электролиты на основе поликарбоната для литий-ионных аккумуляторов». Ионика твердого тела . 262 : 738–742. DOI : 10.1016 / j.ssi.2013.08.014 .
  42. ^ Уэбб, Майкл А .; Юнг, Юкён; Pesko, Danielle M .; Savoie, Brett M .; Ямамото, Уми; Коутс, Джеффри В .; Balsara, Nitash P .; Ван, Чжэнь-Ган; Миллер, Томас Ф. (10 июля 2015 г.). «Систематические вычислительные и экспериментальные исследования механизмов транспорта литий-ионов в полимерных электролитах на основе полиэфиров» . АСУ Центральная Наука . 1 (4): 198–205. DOI : 10.1021 / acscentsci.5b00195 . PMC 4827473 . PMID 27162971 .  
  43. ^ Ху, Пу; Чай, Цзинчао; Дуань, Юйлун; Лю, Чжихун; Цуй, Гуанглей; Чен, Ликюань (2016). «Прогресс в полимерных электролитах на основе нитрила для высокоэффективных литиевых батарей». Журнал Материалы ХИМИИ . 4 (26): 10070–10083. DOI : 10.1039 / C6TA02907H .
  44. ^ Миндемарк, Йонас; Солнце, Бинг; Торма, Эрик; Бранделл, Дэниел (декабрь 2015 г.). «Высокоэффективные твердые полимерные электролиты для литиевых батарей, работающих при температуре окружающей среды». Журнал источников энергии . 298 : 166–170. Bibcode : 2015JPS ... 298..166M . DOI : 10.1016 / j.jpowsour.2015.08.035 .
  45. ^ Чжан, Лэй; Ван, Ши; Ли, Цзинъюй; Лю, Сюй; Чен, Пинпин; Чжао, Тонг; Чжан, Ляоюнь (2019). «Азотсодержащий твердотельный гиперразветвленный полимерный электролит для литиевых батарей с превосходными характеристиками». Журнал Материалы ХИМИИ . 7 (12): 6801–6808. DOI : 10.1039 / C9TA00180H .
  46. ^ Ван, Qinglei; Чжан, Хуанжуй; Цуй, Зили; Чжоу, Цянь; Шангуань, Сюэхуэй; Тиан, Сунвэй; Чжоу, Синьхун; Цуй, Гуанглей (декабрь 2019 г.). «Полимерные электролиты на силоксановой основе для твердотельных литиевых батарей». Материалы для хранения энергии . 23 : 466–490. DOI : 10.1016 / j.ensm.2019.04.016 .
  47. ^ Рохан, Рупеш; Парик, Капил; Чен, Чжунсинь; Цай, Вэйвэй; Чжан, Юньфэн; Сюй, Годун; Гао, Чжицян; Ченг, Хансон (2015). «Высокоэффективная мембрана из одноионно-проводящего полимерного электролита на основе полисилоксана для применения в литий-ионных батареях». Журнал Материалы ХИМИИ . 3 (40): 20267–20276. DOI : 10.1039 / c5ta02628h .
  48. Перейти ↑ Jacob, M (11 декабря 1997 г.). «Влияние добавки ПЭО на электролитические и термические свойства полимерных электролитов ПВДФ-LiClO4». Ионика твердого тела . 104 (3–4): 267–276. DOI : 10.1016 / S0167-2738 (97) 00422-0 .
  49. ^ Лю, Бо; Хуанг, Юнь; Цао, Хайцзюнь; Песня, Амин; Линь, Юаньхуа; Ван, Миншань; Ли, Син (28 октября 2017 г.). «Высокоэффективный и экологически чистый гелевый полимерный электролит для литий-ионных аккумуляторов на основе композитной лигниновой мембраны». Журнал электрохимии твердого тела . 22 (3): 807–816. DOI : 10.1007 / s10008-017-3814-х . S2CID 103666062 . 
  50. ^ Яхья, MZA; Ароф, АК (май 2003 г.). «Влияние пластификатора олеиновой кислоты на твердые полимерные электролиты хитозан – ацетат лития». Европейский полимерный журнал . 39 (5): 897–902. DOI : 10.1016 / S0014-3057 (02) 00355-5 .
  51. ^ Чжао, Линчжу; Фу, Цзинчуань; Ду, Чжи; Цзя, Сяобо; Цюй, Яньюй; Ю, Фэн; Ду, Цзе; Чен, Юн (январь 2020 г.). «Высокопрочный и гибкий гелевый полимерный электролит на основе целлюлозы / ПЭГ с высокими характеристиками для литий-ионных батарей» . Журнал мембрановедения . 593 : 117428. дои : 10.1016 / j.memsci.2019.117428 .
  52. ^ Бертье, С .; Gorecki, W .; Minier, M .; Арман, МБ; Chabagno, JM; Риго, П. (сентябрь 1983 г.). «Микроскопическое исследование ионной проводимости в аддуктах солей щелочных металлов с поли (этиленоксидом)». Ионика твердого тела . 11 (1): 91–95. DOI : 10.1016 / 0167-2738 (83) 90068-1 .
  53. ^ Лин, Динчан; Лю, Вэй; Лю, Яюань ; Ли, Хе Рён; Сюй, По-Чун; Лю, Кай; Цуй, И (декабрь 2015 г.). «Высокая ионная проводимость композитного твердого полимерного электролита посредством синтеза на месте монодисперсных наносфер SiO в поли (этиленоксиде)». Нано-буквы . 16 (1): 459–465. DOI : 10.1021 / acs.nanolett.5b04117 . PMID 26595277 . 
  54. Перейти ↑ Kumar, B (2 сентября 1999). «Полимерно-керамические композиционные электролиты: эффекты проводимости и термической истории». Ионика твердого тела . 124 (3–4): 239–254. DOI : 10.1016 / S0167-2738 (99) 00148-4 .
  55. ^ Кумар, Бинод; Скэнлон, Лоуренс; Марш, Ричард; Мейсон, Рэйчел; Хиггинс, Роберт; Болдуин, Ричард (март 2001). «Структурная эволюция и проводимость композитных электролитов ПЭО: LiBF4 – MgO». Electrochimica Acta . 46 (10–11): 1515–1521. DOI : 10.1016 / S0013-4686 (00) 00747-7 .
  56. ^ Лян, Синхуа; Хан, Ди; Ван, Юнтинг; Лань, Линсяо; Мао, Цзе (2018). «Изготовление и исследование характеристик керамической композитной полимерной электролитной мембраны ПВДФ – ЛАТФ для твердотельных аккумуляторов» . RSC Advances . 8 (71): 40498–40504. DOI : 10.1039 / C8RA08436J .
  57. ^ Келлер, Марлу; Аппекки, Джованни Баттиста; Ким, Гук-Тэ; Шарова, Варвара; Шнайдер, Мейке; Шухмахер, Йорг; Ротерс, Андреас; Пассерини, Стефано (июнь 2017 г.). «Электрохимические характеристики гибридного керамически-полимерного электролита без растворителей на основе Li 7 La 3 Zr 2 O 12 в P (EO) 15 LiTFSI». Журнал источников энергии . 353 : 287–297. Bibcode : 2017JPS ... 353..287K . DOI : 10.1016 / j.jpowsour.2017.04.014 .
  58. ^ Чен, Лонг; Ли, Ютао; Ли, Шуай-Пэн; Фань, Ли-Чжэнь; Нан, Се-Вен; Гуденаф, Джон Б. (апрель 2018 г.). «Композитные электролиты ПЭО / гранат для твердотельных литиевых батарей: от« керамика в полимере »до« полимер в керамике » ». Нано Энергия . 46 : 176–184. DOI : 10.1016 / j.nanoen.2017.12.037 .
  59. ^ Буше, Рено; Мария, Себастьян; Мезиан, Рашид; Абулаич, Абдельмаула; Лиенафа, Ливи; Бонне, Жан-Пьер; Фан, Транг, NT; Бертин, Денис; Гигмес, Дидье; Дево, Дидье; Деноэль, Рено; Арман, Мишель (31 марта 2013 г.). «Одноионные триблок-сополимеры БАБ как высокоэффективные электролиты для литий-металлических аккумуляторов». Материалы природы . 12 (5): 452–457. Bibcode : 2013NatMa..12..452B . DOI : 10.1038 / nmat3602 . PMID 23542871 . 
  60. ^ Чжан, Юханг; Лу, Вэй; Конг, Лина; Лю, Цзя; Солнце, Ликунь; Могер, Ален; Жюльен, Кристиан М .; Се, Хайминь; Лю, июнь (апрель 2019 г.). «Сшивающая сеть на основе полиэтиленоксида: твердый полимерный электролит для литиевой батареи комнатной температуры» (PDF) . Журнал источников энергии . 420 : 63–72. Bibcode : 2019JPS ... 420 ... 63Z . DOI : 10.1016 / j.jpowsour.2019.02.090 .
  61. ^ Лю, Сяочэнь; Дин, Гуолян; Чжоу, Синьхун; Ли, Шичжэнь; Он, Вэйшэн; Чай, Цзинчао; Пан, Чунгуан; Лю, Чжихун; Цуй, Гуанглей (2017). «Полимерный электролит на основе поли (диэтиленгликолькарбоната) с взаимопроникающей сеткой для твердотельных литиевых батарей». Журнал Материалы ХИМИИ . 5 (22): 11124–11130. DOI : 10.1039 / C7TA02423A .
  62. ^ Раджендран, S; Сивакумар, М; Субадеви, Р. (февраль 2004 г.). «Исследования влияния различных пластификаторов на твердые полимерные электролиты ПВС – ПММА». Материалы Письма . 58 (5): 641–649. DOI : 10.1016 / S0167-577X (03) 00585-8 .
  63. ^ a b c Хён, У Джин; Томас, Кори М .; Херсам, Марк К. (2020). «Нанокомпозитные ионогелевые электролиты для твердотельных аккумуляторных батарей» . Современные энергетические материалы . 10 (36): 2002135. DOI : 10.1002 / aenm.202002135 . ISSN 1614-6840 . 
  64. ^ а б Чен, Нан; Чжан, Хайцинь; Ли, Ли; Чен, Ренджи; Го, Шаоцзюнь (апрель 2018 г.). «Ионогелевые электролиты для высокоэффективных литиевых батарей: обзор» . Современные энергетические материалы . 8 (12): 1702675. DOI : 10.1002 / aenm.201702675 .
  65. ↑ Мануэль Стефан, А. (январь 2006 г.). «Обзор гелевых полимерных электролитов для литиевых батарей». Европейский полимерный журнал . 42 (1): 21–42. DOI : 10.1016 / j.eurpolymj.2005.09.017 .
  66. ^ Лян, Шишуо; Ян, Вэньци; Ву, Сюй; Чжан, И; Чжу, Юсун; Ван, Хунвэй; У Юпин (май 2018 г.). «Гелевые полимерные электролиты для литий-ионных аккумуляторов: изготовление, характеристики и характеристики». Ионика твердого тела . 318 : 2–18. DOI : 10.1016 / j.ssi.2017.12.023 .
  67. ^ Литиевые батареи: новые материалы, разработки и перспективы . Эльзевир. ISBN 9780444899576.
  68. ^ Ватанабэ, Масаёши; Канба, Мотои; Нагаока, Кацуро; Шинохара, Исао (ноябрь 1982 г.). «Ионная проводимость гибридных пленок на основе полиакрилонитрила и их аккумуляторное применение». Журнал прикладной науки о полимерах . 27 (11): 4191–4198. DOI : 10.1002 / app.1982.070271110 .
  69. ^ Appetecchi, Великобритания; Croce, F .; Скросати, Б. (июнь 1995 г.). «Кинетика и стабильность литиевого электрода в гелевых электролитах на основе полиметилметакрилата». Electrochimica Acta . 40 (8): 991–997. DOI : 10.1016 / 0013-4686 (94) 00345-2 .
  70. ^ Ахмед, Хавжин Т .; Jalal, Viyan J .; Тахир, Дана А .; Mohamad, Azhin H .; Абдулла, Омед Г. (Декабрь 2019 г.). «Влияние ПЭГ в качестве пластификатора на электрические и оптические свойства пленок на основе смесевого электролита MC-CH-LiBF4» . Результаты по физике . 15 : 102735. Bibcode : 2019ResPh..1502735A . DOI : 10.1016 / j.rinp.2019.102735 .
  71. ^ Вердье, Нина; Лепаж, Дэвид; Зидани, Рамзи; Пребе, Арно; Эме-Перро, Давид; Пеллерин, Кристиан; Долле, Микаэль; Рошфор, Доминик (27 декабря 2019 г.). «Сшитый эластомер на основе полиакрилонитрила, используемый в качестве гелевого полимерного электролита в литий-ионной батарее» . ACS Applied Energy Materials . 3 (1): 1099–1110. DOI : 10.1021 / acsaem.9b02129 .
  72. ^ Гербальди, C .; Наир, младший; Meligrana, G .; Bongiovanni, R .; Bodoardo, S .; Пенацци, Н. (январь 2010 г.). «УФ-отверждаемые гель-сополимерные электролиты силоксана-акрилата для литиевых аккумуляторов». Electrochimica Acta . 55 (4): 1460–1467. DOI : 10.1016 / j.electacta.2009.05.055 .
  73. ^ Би, Хайтао; Суй, банда; Ян, Сяопин (декабрь 2014 г.). «Исследования мембран из полимерных нановолокон с оптимизированной структурой ядро-оболочка в качестве каркасных материалов с выдающимися характеристиками в гелевых полимерных электролитах». Журнал источников энергии . 267 : 309–315. Bibcode : 2014JPS ... 267..309B . DOI : 10.1016 / j.jpowsour.2014.05.030 .
  74. ^ Левандовски, Анджей; Швидерска-Мочек, Агнешка (декабрь 2009 г.). «Ионные жидкости как электролиты для литий-ионных аккумуляторов - обзор электрохимических исследований». Журнал источников энергии . 194 (2): 601–609. DOI : 10.1016 / j.jpowsour.2009.06.089 .
  75. ^ Осада, Ирэн; де Фриз, Хенрик; Скросати, Бруно; Пассерини, Стефано (11 января 2016 г.). «Полимерные электролиты на основе ионной жидкости для аккумуляторных батарей» . Angewandte Chemie International Edition . 55 (2): 500–513. DOI : 10.1002 / anie.201504971 .
  76. ^ а б Pfaffenhuber, C .; Göbel, M .; Popovic, J .; Майер, Дж. (9 октября 2013 г.). «Влажно-песчаные электролиты: состояние и перспективы» . Физическая химия Химическая физика . 15 (42): 18318–18335. DOI : 10.1039 / C3CP53124D . ISSN 1463-9084 . 
  77. ↑ Хён, У Джин; де Мораес, Ана С.М.; Лим, Джин-Мён; Даунинг, Джулия Р .; Пак, Кю-Ён; Тан, Марк Тиан Чжи; Херсам, Марк К. (27.08.2019). «Высокомодульные гексагональные гексагональные гелевые электролиты из гексагонального нитрида бора для твердотельных перезаряжаемых литий-ионных батарей» . САУ Нано . 13 (8): 9664–9672. DOI : 10.1021 / acsnano.9b04989 . ISSN 1936-0851 . 
  78. ^ Ким, Донгун; Лю, Синь; Ю, Баочжи; Матети, Шрикантх; О'Делл, Люк А .; Ронг, Цянчжоу; Чен, Ин (Ян) (апрель 2020 г.). «Нанолисты нитрида бора, функционализированные аминогруппами: новая функциональная добавка для прочного гибкого ионно-гелевого электролита с высоким числом переноса литий-иона» . Современные функциональные материалы . 30 (15): 1910813. DOI : 10.1002 / adfm.201910813 . ISSN 1616-301X . 
  79. ^ Юань, Хуадун; Най, Цзяньвэй; Тиан, Он; Джу, Чжицзинь; Чжан, Венкуй; Лю, Юйцзин; Тао, Синьюн; Лу, Сюн Вэнь (Давид) (6 марта 2020 г.). «Ультрастабильный металлический литий анод включается разработанной spansules фторида металла» . Наука продвигается . 6 (10): eaaz3112. Bibcode : 2020SciA .... 6.3112Y . DOI : 10.1126 / sciadv.aaz3112 . PMID 32181364 . S2CID 212739571 .  
  80. ^ Ли, Линлинь; Ли, Сиюань; Лу, Иньин (2018). «Подавление роста дендритного лития в литиевых аккумуляторах на основе металла». Химические коммуникации . 54 (50): 6648–6661. DOI : 10.1039 / C8CC02280A . PMID 29796542 . 
  81. ^ Лонг, Канхай; Ли, Либо; Чжай, Мо; Шан, Юхан (ноябрь 2019 г.). «Простое приготовление и электрохимические характеристики квазитвердотельного полимерного литий-серного аккумулятора с высокой безопасностью и слабым челночным эффектом». Журнал физики и химии твердого тела . 134 : 255–261. Bibcode : 2019JPCS..134..255L . DOI : 10.1016 / j.jpcs.2019.06.017 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Твердотельный аккумулятор . Проверено 26 июня 2020.