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                                        2022年05月27日   星期五    |  廣告單價 |  鋰電資訊
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                                        新型固態電池使用自愈合材料滿足穩定高容量存儲

                                        來源:電子發燒友 | 作者:wxf | 分類:技術 | 時間:2021-03-19 | 瀏覽:11220
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                                        鋰電網訊:為電動汽車提供下一代能源存儲的眾多潛在途徑之一是使用固態電解質,以取代目前鋰電池中使用的液態電解質。美國的一個研究團隊已經開發出了這種固態電池的原型,克服了這一領域的一些關鍵障礙,通過使用一種新穎的自愈合材料展示了穩定的高容量存儲。

                                        在今天的鋰離子電池中,當電池充放電時,液態電解質攜帶鋰離子在一對電極之間來回移動。如果電解質可以用固體材料代替,它可以使電池更安全,同時提高能量密度。實驗證明,這種電池的儲能能力是目前鋰離子電池的兩倍。

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                                        問題是,當電池循環時,一種叫做枝晶的觸須狀結構會在其中一個電極表面生長。隨著枝晶的生長,電池的壽命和效能都會受到極大的影響,甚至有發生短路失效和起火的風險。因此,想出一種能夠繞過這個問題的固態設計將是一個巨大的突破。

                                        此次,來自麻省理工學院(MIT)、得克薩斯州農工大學、布朗大學、以及卡內基梅隆大學的研究團隊,已經提出來一種相當有希望的新解決方案。研究人員開發了一種由鈉-鉀合金制成的半固態金屬電極,并將其比作牙醫的補漏材料。在具有牢固特性的同時,這種新型材料還能夠流動和成型。

                                        據了解,這種材料有適量的韌性,所以當它接觸到固體電解質時,它就不會形成通常在完全固態但更脆的電極材料中會出現的微小裂紋,這種裂紋通常會導致枝晶的形成。

                                        研究人員表示,“我們的初衷就是開發基于精心挑選的合金電極,以便引入一種可以作為金屬電極自愈成分的液相材料?!痹陔姵匮h過程中,操作溫度使材料保持在適當的半固態狀態,以適應高電流(大約是使用固態鋰的20倍),而不會形成枝晶。這還同時解決了迄今為止固態電池的另一個缺點——超高的電流密度。

                                        在當前的研究者,科學家們提供了兩種避免枝晶形成的設計思路,其一是將固態電解質與電極直接接觸、而另一種則是將液態金屬合金夾在兩者中間。在這些實驗性設計的早期結果的鼓舞下,研究人員現在正在研究將該技術應用于不同固態電池結構的方法,并對其可能性持樂觀態度。

                                        研究合著者、卡內基梅隆大學機械工程學教授 Venkatasubramanian Viswanathan 表示,“我們認為可將這套方案轉化并用于任何固態鋰離子電池,并且涵蓋從手持設備、EV動力電池、以及電動航空等廣泛的領域?!?/p>


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