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薄膜电解质可能是锂金属电池的一大进步

来源:本站原创 发表日期:2020-05-24

在世界各地的实验室中,对固态电池的搜索仍在继续。我们的目标是生产具有更高能量密度的更便宜,更持久的电池,而不会冒着传统锂离子电池可能发生的危险。如果可以减少或消除这种风险,则可以降低电池的总成本,因为不需要昂贵(又沉重)的防火和防爆容器来包围电池单元。固态电池可能还需要较少使用的冷却系统,这也将减轻重量并降低成本。

3D薄膜固态电解质
注:3D薄膜固态电解质

能源部橡树岭实验室的研究人员发表了一项新研究,他们报告了一项可能使锂金属电池更接近商业现实的突破。他们说,他们已经创造了一种由聚合物和高导电性陶瓷基复合材料制成的3D薄膜固态电解质。

通常,固体聚合物电解质是柔性的,并且制造成本低。那很好。但是它们的导电性也很差。那很糟。陶瓷电解质具有高电导率,但太脆而不实用。研究小组说,它已经成功地制造出一种新型的锂金属电池电解液,该电解液结合了聚合物和陶瓷的最佳功能。

我们结合了两种材料的优势,形成了复合薄膜。薄膜是通过部分烧结三维互连的陶瓷结构而形成的,聚合物填充了孔以制成坚固的膜。新产生的电解质在机械上既坚固又在室温下具有高的锂离子传导性。研究人员在报告摘要中说:主要的离子传输途径是通过陶瓷网络,通过建模进行预测并通过实验进行验证。由于陶瓷的互连结构,复合电解质的机械强度大大提高。

固态电池是电池研究的圣杯。ORNL的发现可能使它们更接近实际应用。