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液晶电解质在锂离子电池中的应用进展

北极星储能网  来源:储能科学与技术  作者:李昕桐,崔光磊等  2020/10/28 15:16:02  我要投稿  

北极星储能网讯:摘 要: 发展高性能新型电解质是解决传统锂离子电池安全性和能量密度不足等问题的重要途径。液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性,可以与锂盐混合制备液晶电解质,通过自组装形成柱状相、近晶相或双连续立方相等纳米偏析结构,为Li+的传输提供高效的离子传输通道,在锂离子电池中具有十分广阔的应用前景。尽管液晶电解质在锂离子电池中的应用研究已经取得了一些进展,但目前国内外尚未有详细的报道来总结其发展现状。因此,本文通过对相关文献的探讨,介绍了液晶电解质的研究进展,重点描述了Li+在非离子型和离子型液晶电解质中的离子传输机制,同时对应用于锂离子电池体系中的液晶电解质的电化学性能进行了总结。综合分析表明,液晶电解质可以通过进一步调控液晶分子的结构以及添加液态增塑剂等方式来提高其电化学性能,有望应用于高性能的锂离子电池体系。最后,本文对液晶电解质面临的挑战和未来可能的发展趋势进行了分析与展望。

(转载自微信公众号:储能科学与技术;作者:李昕桐,崔光磊等)

锂离子电池(lithium ion batteries, LIBs)具有能量密度高、使用寿命长、环境友好等诸多优势,被广泛应用于便携式电子设备和规模能量储存系统等。这类商业化的锂离子电池通常使用易燃、易挥发的液态有机电解质,存在较多安全隐患。因此,开发具有高离子电导率的非挥发性电解质至关重要。然而,无机电解质界面阻抗较高,大批量制备困难且成本高昂;以聚环氧乙烷(PEO)为代表的固态聚合物电解质具有较低的室温离子电导率,限制了其实际应用。

近年来,液晶电解质的研究受到了诸多关注。该电解质特有的有序自组装结构能够提供高效的离子传输路径,有望大幅提升离子电导率。虽然,目前对于液晶电解质的研究取得了一定的进展,但仍面临诸多挑战,例如大多数液晶电解质的离子导电率仍处于较低水平,难以满足商业化应用的要求,亟待进一步提升。另外,对近年来液晶电解质发展现状的评述国内外尚未报道。因此,详细地总结和评述液晶电解质的研究进展,对这类电解质的发展具有重要的指导意义。

本文首先介绍了液晶电解质的基本特征和分类,其次详细总结了目前液晶电解质在锂离子电池中的应用进展;其中,本文重点阐述了Li+在液晶电解质中的传输机制,并总结了液晶电解质基锂离子电池的电化学性能。最后,在文末对液晶电解质面临的挑战和未来可能的发展趋势进行了分析与展望。

1 液晶电解质的基本特征及分类

物质在改变外界条件下从晶体向液态转变时,会先失去位置有序获得液体的易流动性, 但仍保留部分晶态物质具有的各向异性取向的有序排列,形成了一种兼具晶体和液体部分性质的中间态,这种中间态被称之为液晶。其中晶体与液晶所特有的各向异性是指液晶的全部或部分化学、物理等性质随着方向的改变而有所变化,在不同的方向上呈现出差异。而气体,液体以及非晶态物质则显示为各向同性,即其化学与物理性质不随方向的改变而改变。由于液晶的各向异性,其通过自组装行为形成的柱状、近晶或双连续立方相等液晶纳米偏析结构可以提供有序的锂离子传输通道,进而影响电池的电化学性能(图1)。

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图1 液晶的柱状相,近晶相,双连续立方相

目前报道的液晶电解质根据液晶分子的结构类型可以分为非离子型和离子型液晶电解质。非离子型液晶电解质是由非离子液晶分子和锂盐组成的离子络合物。离子型液晶电解质是指电解质中含有离子型液晶分子。这两类液晶电解质都可以形成柱状相、近晶相或立方相结构,从而为Li+的传输提供一维、二维或三维的离子传输通道。一般来说,采用DSC可以确定液晶相的形成温度,而偏光显微镜(polarizing microscope, POM)可以直接观察到液晶相的形成及其取向结构。其中,在柱状相中,离子传导沿着柱状轴的方向进行传递;在近晶相中,离子传输发生在近晶相层内;而在立方相中,离子通过形成的有序三维孔道进行传输。本文主要介绍液晶分子作为主体的电解质材料,对于液晶分子作为添加剂的电解质未予以介绍。下文将对两类液晶电解质在锂离子电池中的应用进展进行具体介绍。

2 液晶电解质的应用

2.1 非离子型液晶电解质在锂离子电池中的应用

液晶分子结构包括离子传输功能和介晶两部分。离子传输功能部分主要由极性基团(如环状碳酸酯,PEO链段等)组成,有利于Li+的解离和传输;而介晶部分通常决定了有序纳米通道的形成,影响离子传输的速率。图2中系统总结了报道的液晶电解质中非离子型液晶分子1-11的结构。2009年,Shimura等设计了一种以介电常数较高的环状碳酸酯作为离子传输功能性基团的扇形液晶分子1。将其与三氟甲烷磺酸锂(lithium trifluoromethanesulfonate, CF3SO3Li)混合制备液晶电解质,经X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)测试发现该液晶电解质呈六方柱状相,可以形成一维的离子传导通道。在22 °C未施加交流电时,该液晶电解质呈多畴结构,离子电导率为2.2×10-8 S/cm。持续施加交流电90 min后,柱状相液晶电解质进一步发生有序排列形成平行于电场的单畴结构[图3(a)],此时其离子电导率相对于未施加电场的液晶电解质提升了4.3倍。该结果表明,平行于电场的单畴柱状相液晶结构更有利于Li+的传输。在此基础上,Rieger等开发了一种以碳酸丙烯酯(PC)为单元,利用多氟芳香环作为介晶核的液晶分子2,并将其与双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI或LiTf2N)进行混合形成呈近晶相的液晶电解质。经研究表明,2b与10% LiTFSI(摩尔分数)混合制备的液晶电解质在平行于近晶相层的电导率(1.5×10-5 S/cm)相比垂直于近晶相层的电导率(1.2×10-7 S/cm)提高了125倍[图3(b)],这归因于Li+在近晶相层层间的迁移受到了一定的阻碍。相比于Shimura小组制备含有环状碳酸酯基团的柱状相液晶电解质,该电解质的离子电导率提高了三个数量级。以上结论表明,近晶相液晶电解质的二维排列相比于柱状相一维排列可以提供更多的离子传输路径,因此倾向于具有更高的离子电导率。作者通过扩散系数的测定和理论计算得出液晶分子上的环状碳酸酯基团可以促进锂盐的解离,且Li+在液晶电解质中的传输机制可能为从一个位点跳跃到另一个位点。且经研究发现,2b与10% LiTFSI混合形成的液晶电解质相比于2a和2c组成的液晶电解质具有更高的离子电导率(2.9×10-5 S/cm,55 °C),这归因于其近晶相结构可以形成更加有序的叉指单层排列。

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图2 非离子型液晶分子

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图3 基于液晶分子1-4的液晶电解质的离子传输机制示意图

2014年Kato课题组Sakuda等报道了一种以环状碳酸酯为离子传输功能性基团的液晶分子3,并将其与LiTFSI混合形成液晶电解质。通过XRD表征发现该电解质可以形成间距d约为47 Å(1Å=0.1 nm)的层状近晶相液晶结构,其大小约为液晶分子3长度的2倍,表明该液晶电解质可自组装形成二维离子传输通道,有利于锂离子的传输[图3(c)]。经测试发现,该电解质在60 °C下的离子导电率约为10-4 S/cm。另外,作者将该电解质应用于Li/LiFePO4(LFP)和Li/Li4Ti5O12电池体系发现该电解质能够实现电池的可逆充放电循环,但其循环性能较差,亟待进一步改善。另外,在本工作中,作者发现液晶分子3形成的液晶电解质相比于具有相同介晶部分但以四乙二醇基团作为离子传输功能性基团的棒状液晶分子4形成的液晶电解质显示出更高的氧化稳定性。为了进一步提升离子电导率,2018年该课题组向3/LiTFSI电解质体系中引入液态塑化剂碳酸乙烯酯(EC)或PC形成三元电解液体系。经研究发现,该电解质可以形成近晶相液晶结构,为Li+提供了二维的离子传输通道[图3(d)]且离子电导率随着EC含量的增加而逐渐提高。在60 °C下,含有29% EC(质量分数)的液晶电解质[1/EC(29)]的离子电导率可达5.5×10-4 S/cm,是不含EC液晶电解质的20倍,而含有32% PC的液晶电解质[1/PC(32)]的离子电导率与1/EC(29)电解质几乎相同。以上结果表明在液晶电解质中,引入液态塑化剂分子能够进一步提升离子电导率。作者对该电解质进行了CV测试,发现1/EC(29)电解质的氧化分解电压为3.9 V。此外,作者评价了不同EC含量(8%,16%,29%质量分数)和含有32% PC的液晶电解质组装的LFP/Li电池在25 °C 和60 °C下的电池性能。结果表明,在60 °C下1/EC(29)电解质显示出优异的倍率性能[图4(a)]。另外,由于1/EC(29)和1/PC(32)电解质的高离子电导率使得其组装的LFP/Li电池在25 °C下均显示出较高的倍率性能,其中Li/1/EC(29)/LFP电池在5 mA/g电流密度下的的放电比容量为136 mA·h/g,在25 mA/g电流密度下的放电比容量为100 mA·h/g[图4(b)]。该结果表明,向液晶电解质中引入液态塑化剂是提升其离子电导率的有效手段。

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图4 (a) 60 °C下Li/LC电解液/LFP电池在2.7~3.8 V (vs Li/Li+)电压范围内的倍率性能。电解质体系为:1/EC(29)、1/EC(16)以及1/EC(8);(b) 25 °C下Li/LC电解液/LFP电池在2.7~3.8 V (vs Li/Li+)电压范围内的倍率性能。电解质体系为:1/EC(29)以及1/PC(32)

此外,Bogdanowicz等首次开发了以酯基为离子传输功能性基团的液晶分子5a-b与LiTFSI混合而成的液晶电解质。经测试发现该液晶电解质的电化学窗口约为0~4 V (vs. Li/Li+),并将其应用于LiCoO2/Li4Ti5O12电池体系中,实现了Li+的可逆沉积/溶解。遗憾的是,作者没有对该液晶电解质的液晶相行为及其离子传输机制进行详细研究。

鉴于EO链段具有较高的锂盐解离和锂离子传导能力,在液晶分子中引入PEO链段,通过形成微相分离结构形成高效的离子传输通道,从而进一步提高其离子电导率。2013年,Imrie等报道了一种以苯并菲结构为主链且含有PEO(MW=2000 g/mol)片段的盘状液晶三嵌段共聚物6。液晶分子6可形成包含六方柱状相和富PEO相的相分离结构,有利于Li+的快速传输。作者将液晶分子6与LiClO4复合形成液晶电解质(AO:Li质量比为6:1,其中AO指活性氧)并测试了其离子电导率随温度的变化情况。结果显示,该电解质在较低温度下离子电导率较低,当温度高于70 °C时,离子电导率显著提升,这与微相分离结构中可传导Li+的富PEO相熔化有关。当温度为93 °C时,该电解质的离子电导率高达10-4 S/cm;当温度进一步冷却时,该电解质的离子电导率明显下降,5 °C时离子电导率仅为10-7 S/cm,这归因于富PEO相较高的结晶度。为了进一步提升离子电导率,Ober等设计和合成了一种由四个噻吩环和PEO单元组成的液晶分子7。该液晶分子中噻吩环间的π-π相互作用可实现液晶分子的自组装,使其在室温下自发形成具有二维离子传输通道的高度有序近晶相结构且四寡聚噻吩相和PEO相之间可形成相分离结构,有利于Li+传输。将7与LiTFSI以[Li]/[EO]=0.05的比例混合制备液晶电解质,经研究发现该电解质在70 °C时的离子导电率高达5.2×10-4 S/cm。鉴于氟代PEO链段的氧原子与Li+更弱的配位作用,Onuma等设计合成了分别含有全氟代或未氟代PEO链段的液晶分子8a-b,将其与LiTFSI混合制备液晶电解质,并研究了氟代PEO链段对该电解质离子电导率的影响。结果表明,这两种电解质在室温下均可形成有序的近晶相结构,且8b基电解质(10-5 S/cm)相比于8a基电解质(10-6 S/cm)具有更高的离子电导率。作者认为造成这一结果的原因是由于氟取代PEO不能与Li+配位,因此降低了Li+的解离和传输性能。2019年,Osuji等开发了一种可形成近晶相结构的含有PEO链段的嵌段共聚物薄膜液晶电解质[9/LiClO4,图5(a)],并研究了该电解质的不同液晶取向对其离子电导率的影响。结果表明,垂直于近晶相层的离子电导率高于平行于近晶相层或无序取向的电导率且随着锂盐浓度的提高,电导率呈现先增加后降低的趋势[图5(b)、(c)]。作者将这种高锂盐浓度下电导率降低的原因归因于离子-离子间的强相互作用以及液晶垂直取向的近晶相有序程度的降低。

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图5 (a)嵌段共聚物的形态液晶分子9分子结构的示意图;(b)对于具有不同EO单元与锂离子比率的样品,其室温电导率与层状液晶取向的函数;(c)电导率数据的线性统计图,以具有垂直取向的样品的电导率为基准(绿色条)

与上述的线性液晶聚合物相比,支化结构的液晶分子可以有效防止链段的结晶,增加聚合物的自由体积,有利于形成更高效的离子传输路径。张廖运等通过原子转移自由基聚合(atom transfer radical polymerization, ATRP)的方式,设计合成了一种可控结构的盘状液晶(discotic liquid-crystalline, DLC)分子—六臂星形共聚物10。将其与LiTFSI混合并经退火制备了自支撑固态聚合物电解质(Solid Polymer Electrolyte, SPE)膜。经退火后的SPE膜,其苯并菲中心核之间强π-π的相互作用可以诱导柔性臂形成六方柱状相液晶结构。作者通过差示扫描量热法(differential scanning calorimetry, DSC)测量了SPE膜的玻璃化转变温度(Tg),结果表明10/LiTFSI ([EO]/[Li]=24)SPE的Tg为-43.74 °C且SPE膜的Tg随着锂盐含量的增加而升高,这主要归因于LiTFSI与聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(PEGMA)中EO片段的配位作用抑制了PEO链段的摆动。经研究发现10/LiTFSI ([EO]/[Li]=24) SPE的离子电导率最高(退火后的离子电导率在30 °C时可达1.94×10-4 S/cm)。同时,相比于PEO基电解质的低锂离子迁移数(0.1~0.3),该电解质的锂离子迁移数(0.37)也得到了有效提升,其原因在于该液晶聚合物电解质提供了高效的锂离子传输路径。另外,对该电解质进行LSV测试发现其电化学窗口为0~5.1 V (vs. Li/Li+),表明该SPE具有优异的氧化稳定性。作者通过交流阻抗测试对聚合物电解质和锂电极之间的界面稳定性进行了评估。结果表明,SPE膜的界面阻抗随着时间逐渐减小,且在25天后趋于稳定,这表明该SPE与锂负极具有良好的相容性。为了进一步探究SPE的电池性能,作者组装LFP/10/LiTFSI ([EO]/[Li]=24)/Li电池,测试了其在60 °C条件下的循环性能(图6)。结果显示,该电池的充电电压平台(3.49 V)与放电电压平台(3.36 V)之间的电压差仅为0.13 V,表明电解质与电极界面具有良好的兼容性。在0.1 C倍率下该电池的初始充、放电比容量分别为145 mA·h/g和139 mA·h/g,首圈库仑效率为96%;经50圈循环后放电比容量保持在130 mA·h/g,库仑效率接近100%。该研究表明支化液晶聚合物电解质具有高离子电导率以及优异的循环稳定性,具有较大的应用潜力。

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图6 (a)Li/DLC-[(PS)23-b-(PPEGMA)10]6/LiTFSI ([EO]/[Li] =24)/LFP在0.1C下的充放电曲线;(b)LFP/Li电池在0.1C倍率下的长循环性能

最近,童永芬课题组开发了一种包含八臂液晶共聚物(8-PEG-MALC)、八臂聚乙二醇(8-PEG)和聚乙二醇丙烯酸酯(PEGDA)的复合液晶全固态聚合物电解质薄膜(11/LiTFSI)。其中,支化的8-PEG结构可确保较高的离子电导率;8-PEG-MALC可以调节复合电解质的膜形态,为离子传输提供有效的路径;而PEGDA单元赋予聚合物电解质良好的力学性能。研究表明,该复合聚合物电解质可以通过液晶共聚物自组装形成纳米级微相分离结构,有利于Li+传输。另外,加入30% 8-PEG-MALC的液晶电解质膜经退火后室温下离子电导率为6.2×10-5 S/cm,电化学窗口为0~4.5 V (vs. Li/Li+)。作者组装了LFP/8-PEG-MALC-30/Li电池并在95 °C下测试了其0.1 C倍率下的循环性能,该电池的初始放电比容量为147.9 mA·h/g,循环20次后,容量保持率为95.3%。以上结论表明,该聚合物电解质具有优异的电化学性质有望应用于固态聚合物锂电池中。

2.2 离子型液晶电解质在锂离子电池中的应用

离子型液晶电解质通常是由离子型液晶分子与锂盐复合而成,具有高热稳定性、阻燃性以及较高的抗氧化性等优点。近年来,对于离子型液晶电解质的Li+传输机制的研究已经取得一定进展。图7总结了离子型液晶分子12-16的结构。Lee等在2016年报道了一种含有EO片段的亚磷酸咪唑鎓盐室温离子型液晶分子12,将其与LiTf2N混合形成了离子型液晶电解质,当锂盐的浓度在0.4~1.4 mol/L之间时,该液晶电解质呈有序的近晶相结构。一般来说,提高锂盐的浓度会增加离子液体电解质的黏度,导致离子电导率的降低,但该离子型液晶电解质的离子电导率测试结果却与之相悖。随着锂盐浓度的增加,该离子型液晶电解质的离子电导率逐渐增大,当锂盐浓度为1.0 mol/L时,该离子型液晶电解质黏度最大,呈稳定的近晶相结构且显示出最高的离子电导率(图8)。作者利用脉冲梯度场核磁共振技术(pulsed field gradient-nuclear magnetic resonance, PFG-NMR)研究了Li+在该电解质中的扩散行为,发现在该离子型液晶电解质中Li+沿畴界的快速运输行为是导致这种现象的原因。且通过对锂盐浓度为1.0 mol/L的液晶电解质进行核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)分析,发现其近晶相的形成是由亚磷酸根负离子与Li+之间的离子-离子(库仑)相互作用导致的。随后,作者利用线性扫描伏安法(linear sweep voltammetry, LSV)测试了该离子型液晶电解质的氧化稳定性。结果显示,该液晶电解质的电化学窗口为0~5 V (vs. Li/Li+),表明这种离子型液晶电解质有望应用在高电压锂电池中。令人遗憾的是,尽管该离子型液晶电解质具有优异的电化学性质,但是作者没有对该电解质进行电池性能的研究。

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图7 离子型液晶分子

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图8 (a) 液晶和离子混合物在不同盐浓度下的温度与离子电导率图;(b) 20 °C 时[DMIm][MPEGP]和LiTf2N离子混合物的相图和离子电导率对锂盐浓度(x)变化的曲线

2018年,王继亮等合成了一种新型锂盐LiBIB(13),其中LiBIB中的咪唑鎓盐硼酸锂结构可与咪唑环上的柔性烷基链通过超分子自组装形成液晶相。研究表明,该锂盐在无增塑剂的条件下也可显示出较高的离子电导率(30 °C下达到3.02×10-3 S/cm),且通过Vogel-Fulcher-Tamman(VFT)方程计算发现LiBIB比PEO类电解质显示出更低的活化能(0.25 eV)。作者认为LiBIB具有较高的离子电导率的原因可能为LiBIB中BIB-较大从而削弱了Li+与BIB-之间的相互作用。因此,LiBIB与传统的锂盐相比可以获得较高的锂离子迁移数(约0.56)。另外,作者通过LSV测试发现该电解质的氧化分解电压在6 V以上。以上结果表明,离子型液晶锂盐可以形成快速的离子传输通道,具有高离子电导率、高离子迁移数以及宽的电化学窗口,有望应用于全固态锂电池中。

近年来,具有双连续立方相的液晶电解质由于其可形成三维的离子传输通道而受到科学家们的关注。例如,Kato课题组于2011年报道了两种含有季铵盐单元的液晶分子14a-b。通过小角X射线散射(Small-angle X-ray Scattering, SAXS)和POM证实了14b可形成双连续立方相和六方柱状相的液晶结构[图9(a)],而14a没有观察到任何介晶行为。将14b与LiBF4以摩尔比4∶1混合,通过紫外光照射进行原位光聚合反应,分别制备了具有柱状相和双连续立方相结构的液晶电解质薄膜,并对它们的离子电导率进行对比研究。结果显示,在90 °C时,具有双连续立方相结构的液晶电解质薄膜的离子电导率为3.1×10-4 S/cm,是柱状相液晶电解质薄膜的4倍[图9(b)],这归因于双连续立方相液晶电解质薄膜可形成高效的三维离子传输通道,从而获得较高的离子电导率。

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图9 (a)液晶材料的锂离子传输机制示意图;(b)聚合物膜的离子电导率随温度的变化;(A)双连续立方相的聚合物;(B)形成非有序各向同性的聚合物膜;(C)无序的柱状相聚合物膜;(c)纳米结构的液晶材料的锂离子传输机制示意图;混合物离子电导率随温度的变化;(c)1(15a)/Li+(50)PC(y)和(d)2(15b)/Li+(50)PC(y)。y表示PC的含量;(e)液晶分子16与PC-LiClO4溶液交联形成的双连续立方相的固液纳米复合材料示意图

为了降低离子型液晶电解质体系的黏度来进一步提高其离子电导率,引入液态小分子(如环状碳酸酯等)被证明是一种有效的策略。Kato课题组合成了两种咪唑鎓盐结构的离子型液晶分子(15a-b)。将它们与50% LiTFSI和10% PC(摩尔分数)混合制备了离子型液晶电解质。经研究发现,这两种电解质均可以自组装形成一维和三维的高效Li+传输通道[图9(c)],在100°C时的离子电导率均处于10-4 S/cm水平,明显高于不含PC的电解质[10-8~10-7 S/cm,图9(d)~(e)]。此外,Gin等报道了一种通过光聚合反应制备的离子型液晶聚合物电解质(16/PC/LiClO4的质量比为84∶15∶1)。该电解质可形成双连续立方相的液晶结构[图9(f)],为Li+的传输提供了有序的三维传输通道。该电解质在室温下离子电导率可达10-3 S/cm,且在-35 ℃时也具有良好的离子导电性(约10-4 S/cm)。以上结果表明,向离子型液晶电解质中引入液态塑化剂,可进一步提升离子电导率。

3 结 语

总之,液晶电解质能够自组装形成有效的锂离子传输通道,为高性能电解质的开发提供了新的途径,因此受到科学家们的关注。通过总结非离子型和离子型液晶电解质的研究进展(表1)可知:①其自组装形成的柱状相、近晶相或双连续立方相的纳米偏析结构能够为Li+传输提高有效的传输通道;②非离子型液晶电解质可以通过调控液晶分子的离子传输功能区结构(如引入PEO链段或设计支化骨架结构)来获得较高的离子电导率;③无论非离子型和离子型液晶电解质都可以通过引入液态塑化剂(如PC、EC等)来提高其离子传输性能;④离子型液晶电解质由于具有高的热稳定性和阻燃性,有望解决传统液态有机电解质存在的安全问题。

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表1 不同液晶之间的性能对比

然而,尽管目前对于液晶电解质的研究取得了一定的进展,但仍面临着许多挑战。①目前报道的液晶电解质的离子电导率仍然处于较低的水平(在10-4 S/cm左右),亟待提高。通过合理地调控液晶的分子结构来获得较高的离子电导率是未来重要的研究方向之一。例如,设计具有较低结晶度的支化PEO结构的液晶电解质,有望获得较高的离子电导率。另外,向液晶电解质中加入液态塑化剂如磷酸酯等有望提高其离子电导率和安全性能。②目前液晶电解质与电极的相容性以及电池性能的测试和评价鲜有报道,还需要进行更多更深入的探究。③目前报道的室温液晶电解质较少。因此,如何调控液晶分子结构来获得室温液晶电解质将是未来重要的研究方向。④通过合理的结构设计,液晶聚合物电解质有望兼具优异的力学和电化学性能,未来可能应用于高能量密度的锂电池中。新型液晶聚合物电解质的设计和制备将成为该领域研究的热点。

总体来说,液晶电解质因其特殊的介晶结构提供了高效的Li+传输通道,为高性能锂电池的开发提供了新的方案。另外,液晶分子在分子设计上的多样性使得这类电解质具有巨大的发展潜力。相信在不久的将来,液晶电解质将在高性能锂电池的实际应用中取得更大进展。

引用本文: 李昕桐,张霖琛,张焕瑞等.液晶电解质在锂离子电池中的应用进展[J].储能科学与技术,2020,09(06):1595-1605.

LI Xintong,ZHANG Linchen,ZHANG Huanrui,et al.Research progress of liquid-crystalline electrolytes in lithium ion batteries[J].Energy Storage Science and Technology,2020,09(06):1595-1605.

第一作者:李昕桐(1995—),女,硕士研究生,研究方向为电化学能源材料,E-mail:371762482@qq.com;张霖琛(1996—),男,硕士研究生,研究方向为电化学能源材料,E-mail:1791923672@qq.co1m;通讯作者:张焕瑞,助理研究员,研究方向为电化学能源材料,E-mail:zhanghr@qibebt.ac.cn;张波涛,教授,研究方向为生物化工,E-mail:botaozhang@yeah.net;崔光磊,研究员,研究方向为电化学能源材料,E-mail:cuigl@qibebt.ac.cn。


原标题:崔光磊团队:液晶电解质在锂离子电池中的应用进展

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