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可穿戴设备用固体电解质材料

       发展高效二次电池储能器件,对于改善电力平衡、发展风和光可持续能源、推动新能源汽车发展,提高能源资源利用效率和解决雾霾等具有重要战略意义。锂离子电池具有无记忆效应、高的体积比容量、高的工作电压、可耐温度范围宽、自放电率较低、循环寿命长等众多优势,已逐步进入智能电子产品、电动汽车和大规模储能电网领域。此外,随着电子技术的快速进步,迫切需要与之相适应的轻薄、柔性和可穿戴的电化学储能器件。发展高比能量、高安全性的锂二次电池对新能源产业具有重要的意义和价值,同时,这也是柔性电子技术和环境保护领域迫切需要解决的问题。与传统有机电解液锂离子电池相比,采用固体电解质的固态锂电池有望从根本上解决二次储能器件的安全性问题,解决传统液体锂离子电池经弯曲变形后的漏液、短路等现象。固体电解质是固态电池的核心和关键,其制备和性能是高性能固态电池得以实现的关键。

       本项目结合双“3D”导电网络构筑复合固体电解质的优势,创新性的在无机纳米粉体基础上开发了柔性的聚合物/无机物固体电解质作为固态锂电池的电解质关键材料。这种电解质材料具有高离子电导率(>10-4 S/cm)、宽电压窗口(>4.5V)、优良力学柔性和低界面阻抗,其在固态锂电池中服役能够实现高能量密度、高循环稳定性和高安全性。另外,该复合固体电解质材料在高倍率下的突出表现,亦可应用于长续航能力的动力电池领域。本项目将在聚合物电解质中试放大的基础上制备易叠片和卷绕的柔性聚合物/无机物复合固体电解质,通过界面调控和表面修饰技术,获得规模化生产中降低界面阻抗的有效方法;优选三元正极材料制备固态锂电池,完成软包电池试制,电池能量密度达到350~400Wh/Kg;为高比能、长寿命、高安全固态锂电池的大规模生产提供坚实的技术保障。

       该项目处于中试放大阶段。

固态电池的电芯结构优化示意图