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新型全固態(tài)電池容量料翻10倍 電網(wǎng)存儲和電動汽車有望受益

時間:2021-09-27 18:20來源:財聯(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),以及在陽極組件中添加硅以提高能量密度。一個新開發(fā)的架構(gòu)將這兩項創(chuàng)新放在了一個設(shè)備中,形成一個安全、持久、有潛力存儲大量能量的固態(tài)電池
 
       多年來,科學(xué)家們一直被硅提供的能量密度所吸引,但苦于無法很好地將其納入應(yīng)用。這個想法是用硅結(jié)合或完全取代用作陽極的石墨,從而可能存儲10倍的鋰離子。
 
       然而,問題是硅會導(dǎo)致液態(tài)電解質(zhì)迅速降解,電池很快就會失效,但這項新研究的作者認(rèn)為,解決辦法可能在于使用固態(tài)電解質(zhì)。
 
       和硅陽極一樣,固態(tài)電解質(zhì)是電池研究的另一個分支,可能會帶來一些令人興奮的可能性。攜帶鋰離子在電池兩極之間來回的傳統(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)是解決這個問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)可能會給硅陽極帶來一些類似的優(yōu)勢。在鋰電池陽極中加入硅的努力一直受到硅顆粒大小波動的困擾,硅顆粒在設(shè)備充電和放電時會膨脹和收縮。再加上液體電解質(zhì)不穩(wěn)定特性,就會在電池循環(huán)時導(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)中的根本問題至關(guān)重要。對于硅陽極,我們知道最大的問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。”
 
       這種新方法包括對硅陽極的組裝方式進(jìn)行一些調(diào)整,科學(xué)家們?nèi)∠送ǔJ褂玫奶己驼澈蟿�,并選擇了一種經(jīng)過較少加工、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)來攜帶電荷,通過避免陽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。一個實驗室規(guī)模的全電池被證明可以進(jìn)行500次充放電循環(huán),同時保持80%的容量,證明了新設(shè)計的穩(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,以滿足市場對更高容量的能量、更低的成本和更安全的電池的需求,特別是電網(wǎng)儲能。”
 
(責(zé)任編輯:子蕊)
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