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一种稳定固态锂离子电池界面的方法开启了新的可能性

关键词:锂离子电池 固态电池

时间:2022-03-11 09:59:04      来源:cnBeta.COM

在无休止地寻求在不增加电池重量或体积的情况下将更多能量装入电池的过程中,一种特别有前途的技术是固态电池。在这些电池中,通常在电极之间来回携带电荷的液体电解质被固体电解质层所取代。这种电池不仅有可能以其尺寸提供两倍的能量,而且还能从根本上消除与今天的锂离子电池有关的火灾危险。

在无休止地寻求在不增加电池重量或体积的情况下将更多能量装入电池的过程中,一种特别有前途的技术是固态电池。在这些电池中,通常在电极之间来回携带电荷的液体电解质被固体电解质层所取代。这种电池不仅有可能以其尺寸提供两倍的能量,而且还能从根本上消除与今天的锂离子电池有关的火灾危险。

但有一件事阻碍了固态电池的发展。固体电解质层和两边的电极之间的边界的不稳定性会大大缩短这种电池的寿命。一些研究使用了特殊的涂层来改善层间的结合,但这增加了制造过程中额外涂层步骤的费用。现在,麻省理工学院和布鲁克海文国家实验室的一个研究小组已经想出了一种方法,可以达到相当于或超过涂层表面耐久性的结果,但不需要任何涂层。

新方法只需要在一个关键的制造步骤(称为烧结)中消除存在的任何二氧化碳,在这个步骤中,电池材料被加热,以在阴极和电解质层之间建立结合,而电解质层是由陶瓷化合物制成的。尽管空气中存在的二氧化碳数量少得可怜,以百万分之几计算,但它的影响却是巨大而有害的。研究人员说,在纯氧中进行烧结步骤,可以创造出与最好的涂层表面性能相匹配的结合物,而没有涂层的额外成本。

导电性问题已经得到有效解决,合理的高导电性材料已经被证明。但是,克服在界面上出现的不稳定性则要困难得多。这些不稳定因素在这种电池的制造和电化学操作过程中都可能发生,但目前研究人员已经把重点放在制造上,特别是烧结过程。他们证明,避免二氧化碳,特别是在烧结过程中保持纯氧气氛,可以在高达700度的温度下产生非常好的结合,而且没有任何有害的化合物形成。

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