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納米纖維基凝膠電解質(zhì)

凝膠電解質(zhì)具有電導(dǎo)率高，界面電阻小，安全性高，穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)，有望替代傳統(tǒng)鋰金屬電池液體電解液，解決鋰金屬電池的電解液泄露、高溫脹氣、鋰枝晶等安全問(wèn)題。納米纖維具有纖維直徑小、比表面積大、孔隙率高、柔軟、耐高低溫及有機(jī)溶劑腐蝕等特點(diǎn)，保證納米纖維鋰離子電池凝膠電解質(zhì)具有很強(qiáng)的吸液和保液能力。納米纖維作為凝膠電解質(zhì)支撐層不僅保證具有足夠的吸收聚合物液體的能力，而且保證電解質(zhì)的柔性，為可穿戴電子設(shè)備提供柔性電源。納米纖維凝膠電解質(zhì)具有以下優(yōu)勢(shì):1）具有足夠的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性，有一定的耐濕性和耐腐蝕性；納米纖維凝膠電解質(zhì)膨脹收縮現(xiàn)象不明顯，小于 5%，電化學(xué)穩(wěn)定窗口在 0-5 183 / 298V，滿足鋰離子電池使用要求，甚至為高壓正極材料提供保證。2）對(duì)電解液潤(rùn)濕性好，有足夠的吸液保濕能力；納米纖維高的孔隙率，且大部分孔都是連通孔，保證了凝膠電解質(zhì)與電極之間良好的浸潤(rùn)性，增加了離子導(dǎo)電性，提高電池的容量，改善電池的充放電效率和循環(huán)性能。3）高低溫性能優(yōu)異，電導(dǎo)率高；電池的使用溫度范圍通常在-20-60 oC，商用 PP 膜在 100 oC 保持 10 min 收縮率達(dá) 10%，但納米纖維隔膜在 140 oC 下橫向和縱向收縮率<2%，在 50 oC 高溫條件下，相比于商用隔膜循環(huán)小于 100 次，納米纖維隔膜在循環(huán) 300 次后容量保持在 83.5%。4）具有一定的抗張強(qiáng)度和抗刺穿強(qiáng)度；納米纖維膜的垂直拉伸強(qiáng)度>3.035 N，避免了凝膠電解質(zhì)被鋰枝晶刺穿，發(fā)生短路，提高安全性。5）成本低，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；我們從設(shè)備到工藝已實(shí)現(xiàn)自主研制和開(kāi)發(fā)，靜電紡納米纖維膜已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

北京科技大學(xué) 2021-04-13

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