新加坡NBL實驗室的研究人員設計了一種混合的固態(tài)電解質，該電解質具有一種液體注入的多孔膜，這種多孔膜比其他替代品具有更高的導電性和穩(wěn)定性。

研究人員稱，這種材料可以在保持鋰電池高性能的同時提高其防火安全性。尤其在韓國，鋰離子電池火災已經(jīng)促使行業(yè)監(jiān)控電池化學成分和技術的安全應用，固態(tài)或半固態(tài)設備已被作為一種潛在的解決消防安全問題的方法進行研究。當傳統(tǒng)的鋰離子電池使用的電解液與不穩(wěn)定的電極分離器相結合時，會導致電池起火，特別是在大規(guī)模應用中。然而，去除電解液又是十分困難的，因為它的特性使鋰離子電池能夠在高能量密度下工作。

根據(jù)之前對固態(tài)電池的研究顯示，盡管固態(tài)電池的安全性能有所改善，但會導致電極和電解質接觸不良，又因為離子導電性有限，從而抑制了性能。由此產生了一種折中的方法，混合的固體電解質。研究小組負責人Jackie Ying說:“為了克服固體元件的高電阻對電池性能的限制，我們重新設計了固體成分的微觀結構，消除了電解質泄漏，混合的固體電解質包括液體和固體成分，這既能獲得更安全的電池，又能保持良好的性能。”研究人員認為，他們開發(fā)的這種電解質解決了穩(wěn)定性和安全性問題，同時保持了商業(yè)上的可行性。

電解液由Li7La3Zr2O12 (LLZO)片構成，形成多孔膜。這種以LLZO為基礎的半固態(tài)電解質據(jù)說在寬電壓范圍內是穩(wěn)定的，這意味著它可以用于不同的鋰電池電極材料，包括高壓陰極。

NBL實驗室用這種電解質試驗了鋰硫電池。該裝置具有容量大、充放電速度快、多硫化物穿梭控制等特點，性能穩(wěn)定。“在測試中，這種新型電解質在1.5 mg/cm2的負載密度下，獲得了顯著的速率能力(在1攝氏度和2攝氏度下，分別達到約515 mAh/g和約340 mAh/g)，”“這是鋰硫混合動力準固體電池已知的最高性能之一。”

再此之前，半固態(tài)電解質已經(jīng)預計走向市場。今年1月，日本科技公司京瓷(Kyocera)和美國初創(chuàng)企業(yè)24M的研究人員宣布，他們將開始商用生產以半固態(tài)電解質為特征的家用儲能電池。據(jù)說這項新技術提供了40%的價格優(yōu)勢，電極生產速度比行業(yè)標準快4到5倍,同時減少了銅、鋁和分離器的需要,提供了能量密度高于競爭對手的產品。去年，24M鋰離子電池公司聲稱，所有這些優(yōu)勢加起來相當于傳統(tǒng)鋰離子電池儲能產品所需資金的一半，該半固態(tài)電池的能量密度為350 Wh/kg。可見，半固態(tài)電池的生產離商業(yè)化不遠了。

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