默克锂电池材料新品上线！

首先默克提供石墨烯增强复合材料作为电池的阴极，以增加电池电导率、提高充电率、提高循环寿命。

我们通过与西北大学Mark Hersam教授合作证明，将含有少层石墨烯墨水的乙基纤维素可与活性正极材料组合使用，从而以提高电池性能。

793663 是一种纳米锂锰氧化物 /石墨烯复合阴极。石墨烯墨水实现了更好的填充密度，这有助于提高电池循环（充电和放电）时的稳定性，从而提高电池的使用寿命。这是因为添加了石墨烯，石墨烯作为一种导电添加剂，与普通的锂锰氧化物相比较，有助于更快的反应动力学。

当少层石墨烯墨水与纳米尺寸的锂锰氧化物混合时，退火电极可以成功地抑制锰溶解到电解质中，并显着提高半电池和全电池配置中电池性能的稳定性/可循环性，可以参照下方图1。这主要是由于高质量的少层石墨烯和分解的乙基纤维素在复合电极内形成互连的 SP2 碳网络的协同效应。与纯纳米锂锰氧化物的对照相比，这种相互连接的导电通路还降低了电池阻抗，并使电池能够以更高的速率保持更高的容量，可以参照下方图2。此外，如下方图3，与使用纯纳米锰酸锂电极的对照相比，这种复合电极还大大改善了锂离子电池的低温性能。

除了创新的阴极材料，Merck也为固态电池提供创新的材料解决方案.

相比较传统电池，固态电池具有更高的热稳定性、更简单的架构、更容易组装、更加安全的优点。但是固态电池也面临着离子传导性差、与电极的不良界面、充电速度慢等问题.

对于下一代锂离子电池，迫切需要开发出操作更安全、组装更容易、热稳定性和化学稳定性更好的全固态电池。该研究领域的关键挑战是开发高性能的固体电解质材料（主要问题是低离子电导率和高界面电阻以及材料的可加工性）。

以下列出了已探索的固体电解质材料及其离子电导率以及优缺点：无机结晶态的材料有较高的离子电导率、但界面电阻相对较高，无机玻璃态的材料则通过溅射、CVD、ALD等方式易于制造，但成本相对较高，粒子电导率低，有机材料则可以通过溶液合成，工艺简单，但离子电导率较低。

通过与 Mark Hersam 教授的技术平台的合作。我们开发、制造出具有可调粘度的剥离六方氮化硼墨水（简称hbn），可以用于不同的涂层技术，例如低粘度喷墨印刷、高粘度直接墨水书写或刮刀涂层。

Advanced Functional Materials, 29, 1902245 (2019).

MilliporeSigma已上线新品: 产品目录# 901410 (喷墨), 901349 (刮刀可涂)

使用可刮涂的 hBN/乙基纤维素墨水和“PVDF 粘合剂”，我们能够制造出可用作锂离子电池隔膜的多孔 hBN 薄膜。与常用的锂离子电池隔膜相比，hBN/EC薄膜不仅可以承受更高的工作温度，而且对大多数电解质的润湿性也更好。

Advanced Functional Materials, 29, 1902245 (2019).

通过将离子液体混合到固体基质中制成的复合材料，这些离子凝胶通常是可溶液加工生产的并且具有高离子电导率。然而，缺点是它们的机械性能差。 

我们开发了一种机械强度较高的离子凝胶电解质，即利用剥离的 hBN 作为固体基质。剥离的 hBN 因其绝缘性质、高热稳定性和化学稳定性而成为很好的候选材料，并且由于其低维特性而显着改善了机械性能。利用剥离的 hBN 作为固体基质可以改善离子凝胶电解质机械性较差的问题。

在这种情况下，乙基纤维素添加剂热分解成富含 SP³ 的碳涂层（而不是石墨烯存在时的 SP²），它是绝缘的，并进一步增强了所得离子凝胶的机械性能。如下图所示，测得的这种离子醇凝胶的机械性能大约是用块状、非剥落氮化硼制成的离子醇凝胶的 100 倍。这种离子醇凝胶还提供了较高离子电导率。

由于这种较高机械性，用这种 hBN 离子凝胶电解质制成的锂离子电池在 0.1C 下 6 个月显示出高稳定性和可循环性。 

ACS Nano, 13, 9664 (2019).

但是当离子凝胶太厚（达到约 100 微米），充放电速率很低，目前我们一直在通过我们最近的研究开发更薄的凝胶电解质，并且使用这种类型的离子凝胶大大提高电池的充放电速率性能表现。

hBN 离子凝胶电解质还显示出与 LNMO 等高压正极材料的相容性，这是由于 hBN 离子凝胶的高化学/电化学稳定性。

剥离的 hBN 离子凝胶电解质与高压正极兼容，例如 LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO)

此外，hBN 凝胶在 175摄氏度 和 10C速率下均展示了稳定的锂离子电池性能。这表明离子凝胶可以实现高温高速率充放电。

ACS Nano, 13, 9664 (2019).