摘要

本文综述了静电纺丝技术在固态电解质（SSEs）制备中的应用，特别是针对锂离子电池（LIBs）的固态电解质。固态锂电池（SSLBs）因其高安全性和能量密度被认为是下一代储能设备，但其发展受到界面兼容性差和离子电导率低的限制。静电纺丝技术因其可控的纳米纤维结构、可扩展性和成本效益，被认为是制备高性能固态电解质的有前途的方法。本文详细介绍了静电纺丝的历史、机理、操作、分类及其在固态电解质中的应用，并提出了提高SSEs性能的新视角。

研究方法

1. 静电纺丝技术的历史与机理：本文首先回顾了静电纺丝技术的发展历史，从1882年Rayleigh首次提出静电纺丝现象，到1971年Baumgarten首次通过静电纺丝制备丙烯酸微纤维。随后，文章详细介绍了静电纺丝的机理，包括泰勒锥的形成、纤维的喷射和收集过程。

2. 静电纺丝的操作与分类：文章讨论了静电纺丝的操作参数，如电压、湿度、距离等，以及如何通过调节这些参数来控制纤维的形态、直径和均匀性。此外，文章还介绍了静电纺丝的分类，包括单轴纺丝、同轴纺丝和多层纺丝等。

3. 静电纺丝在固态电解质中的应用：文章总结了静电纺丝技术在无机陶瓷电解质、有机聚合物电解质和复合固态电解质中的应用。通过静电纺丝制备的纳米纤维具有高比表面积、高孔隙率和良好的机械性能，能够有效提高电解质的离子电导率和界面稳定性。

    

   

   图1.固态锂电池的组态图及其特征。

    

    

结果与讨论

1. 无机陶瓷电解质：通过静电纺丝制备的无机陶瓷电解质（如LLZO纳米纤维）具有较高的离子电导率和机械强度，能够有效提高固态锂电池的性能。

2. 有机聚合物电解质：静电纺丝制备的有机聚合物电解质（如PEO基电解质）具有良好的柔性和抑制锂枝晶生长的能力，但其室温离子电导率较低。通过添加增塑剂或有机溶剂，可以显著提高其离子电导率。

3. 复合固态电解质：复合固态电解质结合了无机和有机电解质的优点，具有高离子电导率和良好的界面接触。通过静电纺丝制备的复合电解质（如LLZTO/PEO复合材料）在室温下表现出优异的离子电导率和循环稳定性。图2.a) 电纺丝装置的总体方案。 b) 电纺丝过程中喷射运动的典型图像。

结论与建议

1. 结论：静电纺丝技术在固态电解质的制备中展现出巨大的潜力，能够有效提高电解质的离子电导率、机械性能和界面稳定性。通过调节静电纺丝的参数和材料组成，可以制备出高性能的固态电解质，推动固态锂电池的商业化应用。

2. 建议：未来的研究应重点关注如何进一步提高静电纺丝电解质的离子电导率、均匀性和大规模生产能力。此外，应探索新型的静电纺丝设备和工艺，以提高生产效率并减少环境污染。

图3.a) 通过单轴纺丝工艺合成的 HPCNFs 示意图。b) 用于共电纺复合核壳纳米纤维的实验装置。 c) 电纺 PAN 多腔纳米结构纳米纤维工艺示意图。插图显示了自制喷丝板的内部结构。

图4.a) 基于 i 和 f-P(VdF-HFP)凝胶电解质的 LiFePO4 半硬币电池的原位制造程序示意图。 b) 基于 PVDF/PEO/ 石榴石 SSE 的全固态电池。

如果您正在寻找高效、稳定的静电纺丝设备，我们的多针头静电纺丝系统是您的理想选择。我们的设备不仅能够实现大规模生产，还配备了先进的自动化控制系统和溶剂回收系统，确保生产过程的环保性和经济性。无论是实验室研究还是工业化生产，我们的设备都能满足您的需求。欢迎联系我们，了解更多关于静电纺丝设备的详细信息！