鉅大LARGE | 點擊量:675次 | 2022年02月17日
新型固態鋰離子電池發明 能夠在高溫下安全使用
鋰離子電池已經在人們的日常生活中普及(電動汽車和手機上無處不在),但研究人員們仍在努力打造出更安全的版本。鋰離子電池以“小身材、大容量”而為人們所熟知,但容易在高溫下造成大麻煩。為了避免“自燃”,將可燃的液態電解質換成固態的形式,或許是克服該問題的一種途徑。研究人員們剛剛給出了一個可能的答案,其打造出了一種固態鋰離子電池,能夠經受100℃的高溫而不會起火。
新型固態鋰電池能夠在100℃高溫下安全使用
當前電池已能在95℃(203℉)及以上溫度很好地使用
即使你沒有將手機放在太陽底下暴曬的經歷,也可能回想起屏幕上的高溫預警,比如“請在手機降溫后再繼續使用”。
這是因為電池中的液體電解質能夠在高溫下膨脹或被點燃。不正確地充電、過熱,都可能是造成這類型故障的其中一個原因。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
雖然鋰電池失效的概率并不高,但它在世界上的總體擁有量還是相當驚人,當然你也肯定不希望手上的iPhone或駕駛的電動汽車遇到這樣的意外。
研究人員們希望鋰電池變得更加安全,方法可以是內置智能芯片來監測電池健康度、或者將液體電解質換成固態的成分。
電解質充斥在電極正負極之間,而固態電池顯然更能耐受高溫,盡管這種概念也帶來了另一種問題——如何連接固態電極和固態電解質,允許電荷流動、盡可能地減少電阻、以及充電時間。
新型固態鋰電池能夠在100℃高溫下安全使用
瑞士蘇黎世聯邦理工學院的研究人員們,提出了一個聲稱已解決此問題的電池設計。他們將新型電池比作是一塊三明治,電極是兩片面包、固體電解質則是中間層的肉。
石榴石(garnet)是一種形成各種寶石的礦物,它作為水刀切割中的研磨材料、同時也是已知的鋰離子中導電率最高的一種材料。
團隊精心制作了這樣的固體石榴石電解質,以利用它的多孔表面特性。粘性負極讓它能夠滲入孔中,這樣電極和電解質之間的接觸面積就會非常大,這意味著電池能夠更快地充電。
在測試中,團隊發現它能夠承受100℃(212℉)的高溫。合著者JanvandenBroek表示:“采用液體或凝膠電解質的電池,是無法經受這么高的使用溫度的”。
在當前階段,電池的最佳運行溫度為95℃(203℉)及以上,這樣的溫度能夠更好地促進鋰離子的移動。至于應用前景,它也適合在儲能電廠進行部署。
這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《先進能源材料》(AdvancedEnergyMaterials)期刊上。
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