锡在固态电解质电池中的应用前景

2017-11-3 8:19:36来源:网络作者:
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东京技术研究所的研发人员已经设计了一种低成本、可推广的方式来发展全固态的电池,这种全固态电池电解质的一个重要元素组成就是。由于电动汽车巨大的发展前景,这可能在未来成为锡消费需求的一个重要驱动力。

在2011年,东京技术研究所的Ryoji Kanno和他的团队,与丰田汽车公司和日本高能加速器研究机构一起合作,在《Nature Materials》出版了一篇具有里程碑意义的论文,介绍了结构为Li10GeP2S12(LGPS)的一种固态电解质。这种材料在开发全固态电池的竞赛中是领跑者。而近来在ASC材料化学杂志的文章上,新研究在固态电解质中用两种更容易获取的元素锡和硅来代替锗。

固体电解质的全固态系统是下一代电池的潜在候选,预计将提供高功率和高能量密度,也能保证可靠和安全性能。基于硫化物的锂离子导体具有良好的导电性能和合适的电化学窗口和机械性能;因此,它们被作为潜在的固态电解质进行了深入研究。LGPS是硫化物晶体电解质家族中的新成员,呈现了1.2×10^(-2)Scm^(-1)的离子导电性能,与有机流体电解质相当。使用LGPS电解质的全固态电池展现了极好的充放电性能。但是,锗是相对昂贵的金属,这可能限制了LGPS材料的广泛应用。

在最新研究中,研发者保持了LGPS的相同结构,细微地调整了锡、硅和其他组成原子的比例和位置。新材料LSSPS(组成:Li10.35[Sn0.27Si1.08]P1.65S12(Li3.45[Sn0.09Si0.36]P0.55S4))在室温下取得了1.1×10^(-2)Scm^(-1)的导电性能,几乎达到了原始的LGPS结构的导电性能。然而,需要进一步的工作来优化不同用途下的性能,新材料使不牺牲性能的低成本生产有了希望。

鉴于特斯拉、宝马、日产和雪佛兰已经计划扩大电动汽车产量,丰田汽车正在努力迎头赶上,固态电池可能提供帮助。据报道,丰田汽车计划在2020年代初商业化固态电动汽车电池。另外,现代汽车也有兴趣开发和商业化固态电池技术。此外,我们也追踪到NEI公司正在进行专利申请的一种固态电解质材料锂锡磷硫(Li10SnP2S12)。我们认为,随着电动汽车的持续流行,对新型更佳性能的电池需求也会增长,这将促进固态含锡电解质电池的推广应用,最终也会带动此领域锡消费的需求。

(关键字:锡 态电解质 电池)

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