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新型全固態(tài)電池容量料翻10倍 電網(wǎng)存儲(chǔ)和電動(dòng)汽車(chē)有望受益

時(shí)間:2021-09-27 18:20來(lái)源:財(cái)聯(lián)社 作者:黃君芝
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       在追求新一代電池技術(shù)的過(guò)程中，有兩種非常有前途的途徑，即使用固態(tài)電解質(zhì)而不是液態(tài)電解質(zhì)，以及在陽(yáng)極組件中添加硅以提高能量密度。一個(gè)新開(kāi)發(fā)的架構(gòu)將這兩項(xiàng)創(chuàng)新放在了一個(gè)設(shè)備中，形成一個(gè)安全、持久、有潛力存儲(chǔ)大量能量的固態(tài)電池。
 
       多年來(lái)，科學(xué)家們一直被硅提供的能量密度所吸引，但苦于無(wú)法很好地將其納入應(yīng)用。這個(gè)想法是用硅結(jié)合或完全取代用作陽(yáng)極的石墨，從而可能存儲(chǔ)10倍的鋰離子。
 
       然而，問(wèn)題是硅會(huì)導(dǎo)致液態(tài)電解質(zhì)迅速降解，電池很快就會(huì)失效，但這項(xiàng)新研究的作者認(rèn)為，解決辦法可能在于使用固態(tài)電解質(zhì)。
 
       和硅陽(yáng)極一樣，固態(tài)電解質(zhì)是電池研究的另一個(gè)分支，可能會(huì)帶來(lái)一些令人興奮的可能性。攜帶鋰離子在電池兩極之間來(lái)回的傳統(tǒng)液體電解質(zhì)是高度易揮發(fā)的，這限制了與其他潛在的高性能材料（如鋰金屬）的兼容性。固態(tài)電解質(zhì)是解決這個(gè)問(wèn)題的有希望的解決方案。
 
       加州大學(xué)圣地亞哥分校的工程師們懷疑固態(tài)電解質(zhì)可能會(huì)給硅陽(yáng)極帶來(lái)一些類(lèi)似的優(yōu)勢(shì)。在鋰電池陽(yáng)極中加入硅的努力一直受到硅顆粒大小波動(dòng)的困擾，硅顆粒在設(shè)備充電和放電時(shí)會(huì)膨脹和收縮。再加上液體電解質(zhì)不穩(wěn)定特性，就會(huì)在電池循環(huán)時(shí)導(dǎo)致嚴(yán)重的容量損失。
 
       該研究論文通訊作者Shirley Meng表示，“作為電池研究人員，解決系統(tǒng)中的根本問(wèn)題至關(guān)重要。對(duì)于硅陽(yáng)極，我們知道最大的問(wèn)題之一是液體電解質(zhì)的不穩(wěn)定性。我們需要一種完全不同的方法。”
 
       這種新方法包括對(duì)硅陽(yáng)極的組裝方式進(jìn)行一些調(diào)整，科學(xué)家們?nèi)∠送ǔＪ褂玫奶己驼澈蟿⑦x擇了一種經(jīng)過(guò)較少加工、更便宜的微硅。然后引入了一種基于硫化物的固體電解質(zhì)來(lái)攜帶電荷，通過(guò)避免陽(yáng)極上的破壞性相互作用，得到的電池被證明非常穩(wěn)定。
 
      據(jù)悉，這種新型硅酮全固態(tài)電池被描述為安全、持久且能量密集的。一個(gè)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的全電池被證明可以進(jìn)行500次充放電循環(huán)，同時(shí)保持80%的容量，證明了新設(shè)計(jì)的穩(wěn)定效果。該研究成果已于近日發(fā)表在了《科學(xué)》（Science）雜志上。
       研究人員表示：“固態(tài)硅技術(shù)克服了傳統(tǒng)電池的許多局限性。這為我們提供了令人興奮的機(jī)會(huì)，以滿足市場(chǎng)對(duì)更高容量的能量、更低的成本和更安全的電池的需求，特別是電網(wǎng)儲(chǔ)能。”
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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