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美國科學(xué)家用液態(tài)晶體當(dāng)電池電解質(zhì) 可讓電池更安全、更持久
時(shí)間:2020-11-28 16:24來源:蓋世汽車 作者:余秋云
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（圖片來源：phys.org）
在鋰離子電池充放電過程中，枝晶是一種具有破壞性的副產(chǎn)品。此類微小的沉淀物會在電池的陽極和陰極之間產(chǎn)生，隨著時(shí)間的推移而不斷堆積，最終縮短電池的壽命，更可怕的是，可能會導(dǎo)致電池起火。因此，為了尋求更安全、更持久的電池，尤其是用于電動汽車、卡車和飛機(jī)的電池，研究人員一直在探索抑制枝晶形成的方法。
據(jù)外媒報(bào)道，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（Carnegie Mellon University）的研究人員發(fā)現(xiàn)，電池中可以使用液態(tài)晶體作為電解質(zhì)，并采用鋰金屬陽極，從而抑制枝晶生長。液態(tài)晶體是一種新型材料，具有與傳統(tǒng)液體和固態(tài)不同的特性，而能夠抑制枝晶是因?yàn)橐簯B(tài)晶體的分子傾向于排列得十分有序。
該研究團(tuán)隊(duì)還提出選擇液態(tài)晶體作為電池電解質(zhì)的各種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而此類電解質(zhì)能夠讓鋰金屬電池運(yùn)轉(zhuǎn)良好。
該研究的首席作者Zeeshan Ahmad表示：“提升電池的能量密度對于實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸?shù)拇笠?guī)模電氣化至關(guān)重要，雖然鋰金屬陽極是一種很有發(fā)展前途的方法，可以提高電池的能量密度，但是枝晶的形成又導(dǎo)致鋰金屬陽極受到安全性和循環(huán)壽命不足的困擾。”
此次發(fā)現(xiàn)基于該研究團(tuán)隊(duì)之前的研究，此前他們曾利用固態(tài)電解質(zhì)抑制枝晶生長。不過，雖然固態(tài)電解質(zhì)在抑制枝晶生長方面表現(xiàn)很好，但其具有較慢的鋰離子電導(dǎo)率，并不能輕易地集成到目前的鋰離子電池中。另一方面，液態(tài)電解質(zhì)雖然電導(dǎo)率較快，卻不能很好地抑制枝晶。
而液態(tài)晶體材料卻介于固態(tài)電解質(zhì)和液態(tài)電解質(zhì)之間，因?yàn)樗麄兊呐帕芯哂心撤N定向順序，不過不是像固態(tài)電解質(zhì)的位置順序。此外，液態(tài)靜態(tài)材料很容易就可集成到目前的鋰離子電池中，而且更安全，還自帶抑制枝晶的特點(diǎn)。
不過，液態(tài)晶體還有一個(gè)缺點(diǎn)，即穩(wěn)定性不如目前的液態(tài)電解質(zhì)。研究人員的下一步是進(jìn)一步測試該款液態(tài)晶體材料，使其能夠滿足未來電池的所有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
(責(zé)任編輯：子蕊)
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