圖(a)新型柔性雙離子電池在5C下充放電2000次的循環(huán)曲線;(b)柔性雙離子電池在不同折疊狀態(tài)的工作穩(wěn)定性;(c)柔性雙離子電池在不同溫度下的穩(wěn)定性。

近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳及其研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出了一種基于改性凝膠聚合物電解質(zhì)的高效柔性雙離子電池。相關(guān)研究成果AFlexibleDual-IonBatteryBasedonPVDF-HFP-ModifiedGelPolymerElectrolytewithExcellentCyclingPerformanceandSuperiorRateCapability已在線發(fā)表于國(guó)際期刊《先進(jìn)能源材料》(AdvancedEnergyMaterials,2018,8,1801219)。

鋰離子電池(LIB)由于其能量密度相對(duì)高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、記憶效應(yīng)小和自放電低等優(yōu)點(diǎn)，在消費(fèi)電子和電動(dòng)汽車市場(chǎng)中占主導(dǎo)地位。然而，由于負(fù)極石墨的低電壓平臺(tái)，在電池循環(huán)過(guò)程中易形成鋰枝晶，增加了短路的風(fēng)險(xiǎn)，并且常規(guī)LIB中的有機(jī)液體電解質(zhì)易燃，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的安全問題。因此，具有無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)或聚合物電解質(zhì)的固態(tài)電池由于其不燃性和高安全性引起了越來(lái)越多的關(guān)注，其中基于具有較高離子電導(dǎo)率的聚合物電解質(zhì)電池更適合于實(shí)際應(yīng)用。另一方面，雙離子電池(DIB)由于其工作電壓高、低成本、環(huán)保易回收等優(yōu)點(diǎn)已受到廣泛關(guān)注。然而，由于常規(guī)電解液在高工作電壓下易分解，大多數(shù)DIB的循環(huán)穩(wěn)定性仍有待提升。

為了解決上述問題，唐永炳及其團(tuán)隊(duì)成員陳光海、張帆等人最近研發(fā)出了一種PVDF-HFP、聚氧化乙烯(PEO)與氧化石墨烯(GO)共摻雜的凝膠電解質(zhì)(簡(jiǎn)稱PHPG)。該P(yáng)HPG共聚物顯示出3D多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并具有較高的離子電導(dǎo)率(2.1×10-3Scm-1)，從而有利于Li+和PF6-的傳輸。結(jié)果表明，基于該凝膠電解質(zhì)的新型雙離子電池具有優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性：該電池在4.0V的高平均放電電壓下，在倍率為5C時(shí)充放電循環(huán)2000次后容量保持率高達(dá)92%。此外，該電池還具有良好的柔韌性和熱穩(wěn)定性，在高達(dá)90°C的環(huán)境下仍可以正常工作。該高效柔性雙離子電池在可穿戴電子設(shè)備等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。