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新型全固態(tài)電池容量料翻10倍 電網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的過程中，有兩種非常有前途的途徑，即使用固態(tài)電解質而不是液態(tài)電解質，以及在陽極組件中添加硅以提高能量密度。一個新開發(fā)的架構將這兩項創(chuàng)新放在了一個設備中，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用。這個想法是用硅結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，問題是硅會導致液態(tài)電解質迅速降解，電池很快就會失效，但這項新研究的作者認為，解決辦法可能在于使用固態(tài)電解質。
 
       和硅陽極一樣，固態(tài)電解質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)電解質是解決這個問題的有希望的解決方案。
 
       加州大學圣地亞哥分校的工程師們懷疑固態(tài)電解質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，硅顆粒在設備充電和放電時會膨脹和收縮。再加上液體電解質不穩(wěn)定特性，就會在電池循環(huán)時導致嚴重的容量損失。
 
       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)中的根本問題至關重要。對于硅陽極，我們知道最大的問題之一是液體電解質的不穩(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行一些調整，科學家們取消了通常使用的碳和粘合劑，并選擇了一種經過較少加工、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行500次充放電循環(huán)，同時保持80%的容量，證明了新設計的穩(wěn)定效果。該研究成果已于近日發(fā)表在了《科學》（Science）雜志上。
       研究人員表示：“固態(tài)硅技術克服了傳統(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，特別是電網儲能。”
 
(責任編輯：子蕊)
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