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海泡石在锂电池固态电解质中的应用

黏土矿物在自然界中储量丰富,同时具有较好的机械性能和热稳定性,被广泛应用于防火材料、复合材料和电极材料的制备。近期的研究也表明,黏土矿物可被应用在固态电解质中,用来提高电解质的电导率、电化学稳定性、机械性能和热稳定性。


海泡石结构与凹凸棒石相似,为层链过渡型晶体结构的天然硅酸盐矿物,同属坡缕石族,区别在于海泡石中Mg的含量较高,同时晶体结构“I束”宽度大于凹凸棒石,海泡石拥有更大的孔道结构。


Ulaganathan等将PVDF、LiTFSI和海泡石作为原料,通过溶液浇筑法制备了复合聚合物电解质,含有10wt%海泡石的电解质的离子电导率高达3.58×10-4S/cm,组装的Li|PVDF-LiTFSI-海泡石|LiFePO4半电池在第二圈循环中表现出148mAh/g的可逆容量,100圈循环后容量仍保持在75%以上,此外,该电解质能在335℃以下保持稳定状态,具有良好的热稳定性。


Mejía等将表面改性的海泡石作为添加剂,使用挤压法制备了复合电解质膜,室温下离子电导率为7.8×10-4S/cm,所组装的Li/LiFePO4电池初始放电容量为142mAh/g,循环25圈之后仍具有110mAh/g的容量,库伦效率达到96%。除此之外,该电解质在70℃下的电化学窗口达到4.5V,且锂的沉积/剥离的测量结果表明不存在枝晶的形成,说明其具有较好的电化学稳定性和机械稳定性。


本文封面图来源于图虫创意

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