獲16項諾貝爾獎實驗室新思路設(shè)計全固態(tài)電池！登上《科學》

時間:2023-03-08 08:40來源:康橋電池能源CamCellLab 作者:CCL助手
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       全固態(tài)電解質(zhì)是一種固體離子導(dǎo)體和電子絕緣材料，用于全固態(tài)電池。全固態(tài)電解質(zhì)有不同類型，例如無機固體電解質(zhì)，固體聚合物電解質(zhì)和復(fù)合聚合物電解質(zhì)。
 
       全固態(tài)電解質(zhì)的一些優(yōu)點包括，比液體電解質(zhì)具有更高的安全性，因為它們不易燃或泄漏。它們比液體電解質(zhì)具有更高的能量密度，因為它們可以使用高容量電極，例如鋰金屬陽極。它們比液體電解質(zhì)具有更長的循環(huán)壽命，因為它們可以防止枝晶形成和副反應(yīng)。
 
       當前存在的問題之一是離子電導(dǎo)率低于液體電解質(zhì)，尤其是在室溫下。這限制了全固態(tài)電池的功率輸出和充電速度。
 
       近日，美國勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和佛羅里達州立大學的研究團隊在《科學》上發(fā)表文章，介紹如何采用新設(shè)計思路，來解決離子電導(dǎo)率低的問題。特別值得注意的是，他們采用了一組價格合理的金屬，解決了全固態(tài)電解質(zhì)的成本憂慮。
 
       一般解決離子電導(dǎo)率時，會通過開發(fā)滲透通道或通過增加電解質(zhì)中載體離子的遷移率來實現(xiàn)。然而，標準設(shè)計方法限制了摻雜劑的選擇并使合成復(fù)雜化。伯克利實驗室的研究人員將高熵材料應(yīng)用于這種固體電解質(zhì)的開發(fā)。添加高熵金屬陽離子的混合物會引起局部無序，從而為帶電離子產(chǎn)生重疊的位點能量分布。
       研究人員認為，在傳統(tǒng)的固態(tài)電解質(zhì)中一般字包含一種金屬（藍色球表示），鋰離子（黃色球表示）在有序的固態(tài)電解質(zhì)中移動緩慢和受限制。從而阻礙了離子傳導(dǎo)性和電池性能。而在混合了多種金屬后（藍色，藍綠色和海軍藍色球），制造了新的路徑，如同在擁擠的高速公路上增加高速公路一樣——鋰離子可以通過它快速穿過電解質(zhì)。
 
       美國勞倫斯伯克利國家實驗室成立于1931年，已獲得16項諾貝爾獎。它的研究重點是清潔能源和健康地球的發(fā)現(xiàn)科學和解決方案。擁有13個科學部門和多個用戶設(shè)施，涵蓋物理學，化學，生物學，材料科學，計算，能源技術(shù)和環(huán)境科學等廣泛學科。勞倫斯伯克利國家實驗室發(fā)現(xiàn)元素周期表中的16種化學元素。
 
(責任編輯：子蕊)
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