研究人员以溶液为根底组成固态电解质推动固态电池商业化

时间:2020-03-23 17:26:52  阅读:9948+ 作者:责任编辑NO。邓安翔0215

(图源:spectrum)

盖世轿车讯 比起易燃的有机电解液,固态无机电解质自身不易燃;并且,用锂金属替代石墨作为负极,可使电池的能量密度大幅提高(高达10倍)。因而,固态电池有望成为电动轿车的突破性技能。可是,要将固态电池推向市场,仍面对很大的问题,即怎么制作出既坚固耐用又满足薄的电解质,来作为杰出的离子导体。在抱负情况下,这些电解质应该只要几十微米厚,类似于今日锂离子电池的隔板,可是大多数固体电解质选用的是陶瓷资料,假如做得太薄,很简单破碎。

据外媒报导,加州大学圣地亚哥分校资料科学家Ping Liu,以及马里兰大学和加州草创公司Liox Power研讨人员,开发了一种制作固态电池电解质的新技能。在制作进程中,经过对溶液进行枯燥,构成离子导电复合资料,这种资料可一起作为电解质和正极涂层。

该电解质溶液是一种含有β-硫代磷酸锂(β-Li3PS4)的硫化物基资料。研讨团队经过多种办法来组成这种资料,包含运用不同的亲核试剂、溶剂和机械支持物,但最要害的开始成分总是硫化锂(Li2S)和硫化磷(P2S5)。所发作的β-Li3PS4溶液很明澈,在枯燥时构成十分均匀的电解质层,能够直接堆积在硫化锂正极上。Liu说:“咱们经过接连的进程来制作电池,而不需要别离制作独自的层体,所以,不用吃力处理十分薄的资料。”

传统锂离子电池和固态电池制作技能,通常是将单层电解质堆叠组合在一起。这种动力密集型技能,需要用球磨机混合粉末与粘合剂,然后将其铸造成板材,再经过高温文高压渠道,进行烧结或限制。Liu的办法处理了这样一些问题。别的,研讨人员对β-Li3PS4溶液做调整,以避免枝晶成长,然后打造更安全的电池。

锂枝晶的构成,是因为电场不均匀、外表化学或其他原因,导致锂离子在负极外表发作不均匀堆积,然后构成针状突起。假如任由枝晶构成,就会引起火灾。CSIRO的Best称:“负极上长出来的枝晶,与正极触摸,会引起部分过热,温度或许高达1500到2000摄氏度。”研讨团队开发的电解质,可与枝晶自发反响,构成慵懒产品,有助于避免电池短路。Liu说:“这与伤口上长疤的进程十分类似。因而,咱们称它为一种自我愈合和自我构成的机制。”

目前为止,研讨人员现已为这种共同的电解质制作技能申请了五项专利。研讨团队期望,在未来两至三年内,以每千瓦时低于100美元的本钱,制作出容量为2Ah的固态电池作业原型,挨近今日大多数智能手机电池的容量,进一步推动固态电池的商业化进程。

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