一種穩定固態鋰離子電池界面的方法開啟了新的可能性

在無休止地尋求在不增加電池重量或體積的情況下將更多能量裝入電池的過程中,一種特別有前途的技術是固態電池。在這些電池中,通常在電極之間來回攜帶電荷的液體電解質被固體電解質層所取代。這種電池不僅有可能以其尺寸提供兩倍的能量,而且還能從根本上消除與今天的鋰離子電池有關的火災危險。

但有一件事阻礙了固態電池的發展。固體電解質層和兩邊的電極之間的邊界的不穩定性會大大縮短這種電池的壽命。一些研究使用了特殊的塗層來改善層間的結合,但這增加了製造過程中額外塗層步驟的費用。現在,麻省理工學院和布魯克海文國家實驗室的一個研究小組已經想出了一種方法,可以達到相當於或超過塗層表面耐久性的結果,但不需要任何塗層。

一種穩定固態鋰離子電池界面的方法開啟了新的可能性

新方法只需要在一個關鍵的製造步驟(稱為燒結)中消除存在的任何二氧化碳,在這個步驟中,電池材料被加熱,以在陰極和電解質層之間建立結合,而電解質層是由陶瓷化合物製成的。儘管空氣中存在的二氧化碳數量少得可憐,以百萬分之幾計算,但它的影響卻是巨大而有害的。研究人員說,在純氧中進行燒結步驟,可以創造出與最好的塗層表面性能相匹配的結合物,而沒有塗層的額外成本。

一種穩定固態鋰離子電池界面的方法開啟了新的可能性

導電性問題已經得到有效解決,合理的高導電性材料已經被證明。但是,克服在界面上出現的不穩定性則要困難得多。這些不穩定因素在這種電池的製造和電化學操作過程中都可能發生,但目前研究人員已經把重點放在製造上,特別是燒結過程。他們證明,避免二氧化碳,特別是在燒結過程中保持純氧氣氛,可以在高達700度的溫度下產生非常好的結合,而且沒有任何有害的化合物形成。

(0)
上一篇 2022-03-09 00:26
下一篇 2022-03-09 00:26

相关推荐